JP5728016B2 - Process for purifying recombinant human erythropoietin (EPO), EPO thus purified and pharmaceutical composition comprising the same - Google Patents

Process for purifying recombinant human erythropoietin (EPO), EPO thus purified and pharmaceutical composition comprising the same Download PDF

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Description

本発明は、エリスロポエチン(EPO)、特に、高純度形態のグリコフォームの所定の組成、すなわち多量のO−グリコシル化EPOアイソフォームを有する組換えヒトEPO(rhEPO)を製造するための手順に関する。これは、クロマトグラフィーステップの特定の組み合わせを用いることによって達成される。   The present invention relates to a procedure for producing erythropoietin (EPO), in particular recombinant human EPO (rhEPO) having a given composition of a highly pure form of glycoform, ie, a large amount of O-glycosylated EPO isoform. This is achieved by using a specific combination of chromatography steps.

エリスロポエチンは、赤血球前駆細胞の増殖および分化ならびに循環する赤血球の生理学的レベルの維持を調節する主なホルモンである。胎児では、EPOは主に肝臓で産生され、その産生の約90%は出生後に腎臓に切り替わる。EPOレベルが慢性または急性腎不全のために低下する場合は、EPOを外部から投与して増大する貧血を防止しなければならない。治療活性なヒトエリスロポエチンは、EPO遺伝子およびその齧歯類細胞における発現が発見されて以来、利用可能である。天然のヒトエリスロポエチンは、7番染色体上の遺伝子7q11−q22によりコード化される(Lawら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 83(1986),6920−6924)。組換えヒトEPOは、米国食品医薬品局(FDA)が慢性腎不全に関連する貧血の治療でのその使用について認可した1989年に市場に参入した。これは、薬剤として使用される他の組換え糖タンパク質についても当てはまることだが、EPOのグリコシル化パターンは、糖タンパク質のバイオアベイラビリティー、生理活性、および免疫原性に対して顕著な影響を及ぼす。rhEPOの産生に関しては、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)およびベビーハムスター腎臓(BHK−21)宿主細胞が発現系として重要な役割を果たし、したがって十分に研究されている(Sasakiら、J.Biol.Chem.262(1987),12059−12076;Takeuchiら、J.Biol.Chem.263(1988),3657−36633;Nimtzら、Eur.J.Biochem.213(1993),39−56;Tsudaら、Biochemistry 27(1988),5646−5654)。これらの細胞系がヒトグリコフォームともっともよく似ているグリコフォームを産生することは十分に立証されている。糖質が糖タンパク質ターゲティングおよびクリアランスで重要な役割を果たすことも周知である(Drickamerら、Annu.Rev.Cell.Biol.9(1003),237−264;Heleniusら、Science 291(2001),2364−2369)。最近、ダーベポエチンアルファ(ARANESP(登録商標))と呼ばれる2つの特別なN−グリコシル化部位を有する新規形態のエリスロポエチンが欧州医薬品審査庁(EMEA)およびFDAにより承認された。   Erythropoietin is the main hormone that regulates the proliferation and differentiation of erythroid progenitors and the maintenance of physiological levels of circulating red blood cells. In the fetus, EPO is mainly produced in the liver, and about 90% of its production switches to the kidney after birth. If EPO levels drop due to chronic or acute renal failure, EPO must be administered externally to prevent increased anemia. Therapeutically active human erythropoietin has been available since the discovery of the EPO gene and its expression in rodent cells. Natural human erythropoietin is encoded by the gene 7q11-q22 on chromosome 7 (Law et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83 (1986), 6920-6924). Recombinant human EPO entered the market in 1989 when the US Food and Drug Administration (FDA) approved its use in the treatment of anemia associated with chronic renal failure. This is also true for other recombinant glycoproteins used as pharmaceuticals, but the glycosylation pattern of EPO has a profound effect on the bioavailability, bioactivity, and immunogenicity of glycoproteins. For production of rhEPO, Chinese hamster ovary (CHO) and baby hamster kidney (BHK-21) host cells play an important role as expression systems and are therefore well studied (Sasaki et al., J. Biol. Chem. 262 (1987), 12059-12076; Takeuchi et al., J. Biol. Chem. 263 (1988), 3657-36633; Nimtz et al., Eur. J. Biochem. 213 (1993), 39-56; Tsuda et al., Biochemistry 27. (1988), 5646-5654). It is well established that these cell lines produce glycoforms that most closely resemble human glycoforms. It is also well known that carbohydrates play an important role in glycoprotein targeting and clearance (Drickkamer et al., Annu. Rev. Cell. Biol. 9 (1003), 237-264; Helenius et al., Science 291 (2001), 2364). -2369). Recently, a new form of erythropoietin with two special N-glycosylation sites called darbepoetin alfa (ARANESP®) has been approved by the European Medicines Agency (EMEA) and the FDA.

ヒトEPO遺伝子は、27のアミノ酸シグナルペプチドおよび18396ダルトンの算出分子量を有する166のアミノ酸タンパク質をコード化する。成熟タンパク質は、通常、1つのアミノ酸N末端欠失を有し、165アミノ酸の長さである。シグナル配列はペプチドを適切なグリコシル化に関与する細胞内コンパートメントに向かわせ、3つのN−グリカンおよび1つのO−グリカンを有する成熟タンパク質をもたらす。全分子量の約40%を構成する糖部分は、インビボのEPOの完全な生物活性に必須である。いくつかの研究は、末端シアル酸残基の数がインビボ半減期に対してプラスの効果を及ぼすが、インビトロ活性、すなわち受容体に対する結合は、非グリコシル化形態または部分グリコシル化形態で最高であることを示した(Takeuchi and Kobata,Glycobiology 1(1991),337−346)。シアリル化の程度は半減期と正比例し、この場合、シアル酸がほとんどないアイソフォームは、生物からはるかに速く除去され、したがって低活性を示す。これに関連して、Rushら(Anal.Chem.67(1995),1442−1452)は、エリスロポエチンのシアル酸残基のO−アセチル化および循環時間の増加に対するそれらの効果を記載し、このことは、シアル酸残基の高度のO−アセチル化は、肝クリアランスを減少させることにより、循環時間を増加させることを示す。   The human EPO gene encodes a 166 amino acid protein with a 27 amino acid signal peptide and a calculated molecular weight of 18396 daltons. Mature proteins usually have a single amino acid N-terminal deletion and are 165 amino acids long. The signal sequence directs the peptide to the intracellular compartment involved in proper glycosylation, resulting in a mature protein with three N-glycans and one O-glycan. The sugar moiety that constitutes about 40% of the total molecular weight is essential for the full biological activity of EPO in vivo. Some studies have shown that the number of terminal sialic acid residues has a positive effect on in vivo half-life, but in vitro activity, ie binding to the receptor, is highest in the non-glycosylated or partially glycosylated form (Takeuchi and Kovata, Glycobiology 1 (1991), 337-346). The degree of sialylation is directly proportional to the half-life, in which case isoforms with little sialic acid are removed from the organism much faster and thus exhibit low activity. In this context, Rush et al. (Anal. Chem. 67 (1995), 1442-1442) described their effects on O-acetylation and increased circulation time of erythropoietin sialic acid residues, which Show that high O-acetylation of sialic acid residues increases circulation time by reducing liver clearance.

典型的には、哺乳動物細胞、特にCHO細胞における組換え発現によって得られるEPO調製物は、O−グリカンがなく、したがって1分子あたり2以上のシアル酸残基の可能性をゆるめるEPOアイソフォームを50%まで含む。したがって、そのような欠陥、非O−グリコシル化アイソフォームが実質的にないEPO調製物、およびそれを提供する方法を提供することが望ましい。   Typically, EPO preparations obtained by recombinant expression in mammalian cells, particularly CHO cells, lack E-glycans and thus have EPO isoforms that relax the possibility of more than one sialic acid residue per molecule. Includes up to 50%. Accordingly, it would be desirable to provide such defects, EPO preparations substantially free of non-O-glycosylated isoforms, and methods of providing the same.

科学文献および特許文献から公知のEPOの単離/精製法は、種々のクロマトグラフィーステップを含む。最も一般的に使用されるのは、アニオン交換クロマトグラフィー(AEX)および逆相HPLC(RP−HPLC)である。他のクロマトグラフィー法、たとえばハイドロキシアパタイト、疎水性相互作用(HIC)、カチオン交換(CEX)、アフィニティー(すなわち免疫親和性または色素リガンド)およびサイズ排除(ゲルろ過)(SEC)クロマトグラフィーも用いられる。いくつかの中間ステップ、たとえば濃縮、ダイアフィルトレーション、限外ろ過、透析、エタノール、塩などでの沈殿も一般的である。
EP205564は、カチオン交換クロマトグラフィーステップを用い、続いてその後にRP−HPLCを行うEPOの精製を記載している。
EP228452およびUS4,667,016は、アニオン交換体、続いてRPクロマトグラフィーおよびゲルクロマトグラフィーを行うEPO精製を記載した。
EP428267は、RPクロマトグラフィー後にさらにアニオン交換体による(特に酸性)アイソフォームの単離を取り扱うEP228452による方法の改善を記載している。
EP1394179は、色素アフィニティークロマトグラフィー、HIC、ハイドロキシアパタイト、RP−HPLCおよびアニオン交換体を含む精製プロセスを記載している。
EP1428878は、捕捉ステップとしての第1アニオン交換クロマトグラフィーステップおよび任意の酸性洗浄ステップ、疎水性相互作用クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー、および第2のアニオン交換クロマトグラフィーステップと酸性洗浄ステップを用いることによる、高シアリル化EPOアイソフォームの精製法を記載している。
WO99/28346は、炭水化物構造中のN−アセチル−ラクトサミン単位および/または四分岐型(tetra−antennary)分枝に関する高度のEPO精製を記載している。精製プロセスは、細胞培養上清で始め、アフィニティークロマトグラフィーによる捕捉、疎水性相互作用クロマトグラフィー、ハイドロキシアパタイトおよび逆相クロマトグラフィーによる精製を行う。
WO03/045996、細胞培地からrhEPOを回収し、精製する方法であって、とりわけ、アニオン交換クロマトグラフィー、逆相クロマトグラフィー、アニオン交換クロマトグラフィーおよびサイズ排除クロマトグラフィーのステップを含む方法を記載している。
WO03/080852は、EPOを産生するためのプロセスであって、少なくとも色素アフィニティークロマトグラフィー、疎水性クロマトグラフィーおよびアニオン交換クロマトグラフィーを含み、場合によってゲルろ過クロマトグラフィーをさらに含むプロセスを記載した。
Miyakeら、J.Biol.Chem 252(1977),5558−5564は、イオン交換クロマトグラフィー、エタノール沈殿、ゲルろ過および吸着クロマトグラフィーを含む7ステップ手順による尿EPOの精製を記載している。
Broudyら、Arch.Biochem.Biophys.265(1988),329−336は、Affi−Gel Blueクロマトグラフィー、アニオン交換クロマトグラフィーおよび逆相クロマトグラフィーによりEPOを精製するために、トランスフェクトされたBHK細胞系を使用した。
Gokanaら、J.Chromatography 791(1997),109−118は、免疫親和性によるEPOの以前の精製の後のDEAEクロマトグラフィーによる組換えヒトEPOアイソフォームの分離を記載している。EPOアイソフォームの分離は、それらの異なるpIに基づく。
Gotoら、Bio/Technology 6(1988),67−71 は、免疫親和性、ゲルクロマトグラフィーおよびハイドロキシアパタイトによるEPOの精製を記載している。
Hokkeら、Eur.J.Biochem.228(1995),981−1008は、N−グリカンおよびO−グリカンの個別分析のためのPNGase処理を含むEPOのグリカン分析を記載している。
Kishino and Miyazaki,J.Chromatography 699(1997),371−381は、末端RPクロマトグラフィーを用いて尿からEPOを精製することを含む糖タンパク質分析の方法を概説している。
Nimtzら、Eur.J.Biochem.213(1993),39−56は、PNGase F消化を含むEPOグリコシル化の分析を記載し、これは、ベビーハムスター腎臓(BHK)細胞で発現され、BHK細胞から得られる組換えヒトEPOが60%しかO−グリコシル化されていないことを示している。
Quelleら、Blood 74(1989),652−657は、昆虫細胞からのEPOの精製を記載し、この場合、精製プロセスは、アニオン交換クロマトグラフィーおよびRP−HPLCおよびその後のレクチンアフィニティークロマトグラフィーを含む。
Sasakiら、J.Biol.Chem.262(1987),12059−12076およびSasakiら、Biochemistry 27(1988)8618−8626は、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞で発現され、CHO細胞から得られる組換えヒトEPOの炭水化物構造の分析を記載している。EPOは、他の方法のなかでもRP−HPLCにより精製された。
Skibellら、Blood 98(2001),3626−3634は、組換えEPOと比較して、ヒト血清由来のEPOのグリカン構造の調査を記載し、O−グリコシル化が血液中を循環するEPOでも起こることを示す。
Sytkowski and Donahue J.Biol.Chem.262(1987),1161−1166は、モノクローナル抗体(mAb)の助けを借りて(中和により間接的に)決定されるEPO受容体結合部位を決定した。表IIから、EPOアミノ酸配列111〜129に対するmAbは、最強の中和効果を示すことがわかり、このことは、Ser126に位置するO−グリカンが受容体結合に関与し得ることを意味する。
The EPO isolation / purification methods known from the scientific and patent literature involve various chromatographic steps. The most commonly used are anion exchange chromatography (AEX) and reverse phase HPLC (RP-HPLC). Other chromatographic methods such as hydroxyapatite, hydrophobic interaction (HIC), cation exchange (CEX), affinity (ie immunoaffinity or dye ligand) and size exclusion (gel filtration) (SEC) chromatography are also used. Precipitation with several intermediate steps such as concentration, diafiltration, ultrafiltration, dialysis, ethanol, salt, etc. is also common.
EP 205564 describes the purification of EPO using a cation exchange chromatography step followed by RP-HPLC.
EP 228452 and US 4,667,016 described EPO purification with anion exchanger followed by RP chromatography and gel chromatography.
EP 428267 describes an improvement of the process according to EP 228452 which deals with the isolation of isoforms (especially acidic) by means of anion exchanger after RP chromatography.
EP 1394179 describes a purification process involving dye affinity chromatography, HIC, hydroxyapatite, RP-HPLC and anion exchangers.
EP1288878 uses a first anion exchange chromatography step and optional acid wash step as a capture step, a hydrophobic interaction chromatography, an affinity chromatography, and a second anion exchange chromatography step and an acid wash step. A purification method for highly sialylated EPO isoforms is described.
WO 99/28346 describes a high degree of EPO purification on N-acetyl-lactosamine units and / or tetra-antennary branches in carbohydrate structures. The purification process begins with cell culture supernatant and is purified by affinity chromatography, hydrophobic interaction chromatography, hydroxyapatite and reverse phase chromatography.
WO 03/045996 describes a method for recovering and purifying rhEPO from cell culture media, including, inter alia, steps of anion exchange chromatography, reverse phase chromatography, anion exchange chromatography and size exclusion chromatography. .
WO 03/080852 described a process for producing EPO, including at least dye affinity chromatography, hydrophobic chromatography and anion exchange chromatography, optionally further including gel filtration chromatography.
Miyake et al. Biol. Chem 252 (1977), 5558-5564 describes the purification of urinary EPO by a 7-step procedure including ion exchange chromatography, ethanol precipitation, gel filtration and adsorption chromatography.
Brody et al., Arch. Biochem. Biophys. 265 (1988), 329-336 used a transfected BHK cell line to purify EPO by Affi-Gel Blue chromatography, anion exchange chromatography and reverse phase chromatography.
Gokana et al. Chromatography 791 (1997), 109-118 describes the separation of recombinant human EPO isoforms by DEAE chromatography after previous purification of EPO by immunoaffinity. The separation of EPO isoforms is based on their different pi.
Goto et al., Bio / Technology 6 (1988), 67-71, describes immunoaffinity, gel chromatography and purification of EPO with hydroxyapatite.
Hokke et al., Eur. J. et al. Biochem. 228 (1995), 981-1008 describes glycan analysis of EPO, including PNGase treatment for individual analysis of N-glycans and O-glycans.
Kishino and Miyazaki, J. et al. Chromatography 699 (1997), 371-381 outlines a method for glycoprotein analysis that includes purifying EPO from urine using terminal RP chromatography.
Nimtz et al., Eur. J. et al. Biochem. 213 (1993), 39-56 describe an analysis of EPO glycosylation, including PNGase F digestion, which is expressed in baby hamster kidney (BHK) cells and 60% of recombinant human EPO obtained from BHK cells. Only O-glycosylated.
Quelle et al., Blood 74 (1989), 652-657 describes the purification of EPO from insect cells, where the purification process includes anion exchange chromatography and RP-HPLC followed by lectin affinity chromatography.
Sasaki et al. Biol. Chem. 262 (1987), 12059-12076 and Sasaki et al., Biochemistry 27 (1988) 8618-8626 describe the carbohydrate structure analysis of recombinant human EPO expressed in and obtained from Chinese hamster ovary (CHO) cells. ing. EPO was purified by RP-HPLC among other methods.
Skibell et al., Blood 98 (2001), 3626-3634, describes an investigation of the glycan structure of human serum-derived EPO compared to recombinant EPO, and that O-glycosylation also occurs in EPO circulating in the blood Indicates.
Sytkowski and Donahue J .; Biol. Chem. 262 (1987), 1161-1166 determined the EPO receptor binding site determined with the aid of a monoclonal antibody (mAb) (indirectly by neutralization). From Table II, it can be seen that mAbs against EPO amino acid sequences 111-129 show the strongest neutralizing effect, which means that O-glycans located at Ser126 may be involved in receptor binding.

したがって、EPOのグリコシル化の重要性は公知であるが、前記文書はいずれも、(i)非O−グリコシル化アイソフォームが実質的になく、(ii)医薬品等級まで精製され、(iii)ウイルスの混在がなく、そして(iv)大規模製造できる、EPO調製物を提供する方法を開示していない。この技術的問題は、特許請求の範囲で特徴付けられ、以下でさらに詳細に記載される実施形態により解決される。   Thus, although the importance of glycosylation of EPO is known, all of the above documents are (i) substantially free of non-O-glycosylated isoforms, (ii) purified to pharmaceutical grade, (iii) viruses And (iv) does not disclose a method for providing EPO preparations that can be manufactured on a large scale. This technical problem is solved by the embodiments characterized in the claims and described in more detail below.

本発明は、組換え細胞由来の細胞培地からヒトエリスロポエチン(rhEPO)を回収し、精製するための方法であって、逆相(RP)クロマトグラフィーステップ、好ましくはRP−HPLCおよびその後のカチオン交換(CEX)クロマトグラフィーステップを含む方法を提供し、この場合、RP−HPLCステップは、好ましくはアニオン交換(AEX)クロマトグラフィーステップの後に行う。   The present invention is a method for recovering and purifying human erythropoietin (rhEPO) from cell cultures derived from recombinant cells, comprising a reverse phase (RP) chromatography step, preferably RP-HPLC and subsequent cation exchange ( A method comprising a CEX) chromatography step is provided, wherein the RP-HPLC step is preferably performed after the anion exchange (AEX) chromatography step.

本発明の方法にしたがって精製された組換えヒトエリスロポエチン(rhEPO)は、EPOのN−およびO−グリコシル化状態を特徴付けるために、いくつかの分析手順に付されてきた。背景の部分で記載するように、EPOは、S126に1つのO−グリコシル化部位、およびN24、N38、およびN83に3つのN−グリコシル化部位を有する。本発明のEPO調製物の全体的なグリコシル化パターンは、国際BRP標準、および参考商品で見出されるものとかなり類似していることが判明した。しかし、O結合オリゴ糖に関して、BRP標準との比較において、EPOの非グリコシル化形の相対量は、もしあったとしても著しく低いことが観察された。このことは、他の商品と比較して、本発明のEPO調製物が改善されていることを意味し得る。   Recombinant human erythropoietin (rhEPO) purified according to the method of the present invention has been subjected to several analytical procedures to characterize the N- and O-glycosylation status of EPO. As described in the background section, EPO has one O-glycosylation site at S126 and three N-glycosylation sites at N24, N38, and N83. The overall glycosylation pattern of the EPO preparation of the present invention was found to be quite similar to that found in international BRP standards and reference products. However, for O-linked oligosaccharides, it was observed that the relative amount, if any, of the non-glycosylated form of EPO compared to the BRP standard. This may mean that the EPO preparation of the present invention is improved compared to other commercial products.

理論により拘束されることを意図しないが、全O−糖鎖がかけているという事実により、HPLCにおいてO−脱グリコシル化(Des−O)EPOの実質的に選択的な分離が機能すると考えられる。N−グリカンの場合、差異は、あるとしてもそれほど顕著ではない。ここで、偶発的アンテナのみが欠損しているが、全グリカンはほとんど欠損してない。N−グリカンが欠失したアイソフォーム(グリカンあたり4つのシアル酸がない)はアニオン交換クロマトグラフィー(AEX)ステップですでに強力に排除さられている。O鎖がない場合、通常は糖鎖により保護されている疎水性パッチ(約aa121−130)が露出する。実際、O−グリコシル化部位を更に詳しく調べてみると、セリン126のまわりに疎水性アミノ酸の濃密な蓄積が見られる。4つのアラニンがセリン126を直接取り囲み、そして3つのプロリン(121、122、129)は顕著な疎水性領域を規定する。加えて、ロイシン130も疎水性であり、この効果に貢献する。EPOにおける前記のさらなる疎水性部位は、HPLCカラムのC4マトリックスに対する全体的な結合力を増強する。したがって、Des−O形態は、後の時点で溶出する。   While not intending to be bound by theory, it is believed that substantially selective separation of O-deglycosylated (Des-O) EPO functions in HPLC due to the fact that all O-glycans are loaded. . In the case of N-glycans, the difference, if any, is not so noticeable. Here, only accidental antennas are missing, but all glycans are almost missing. Isoforms lacking N-glycans (there are no 4 sialic acids per glycan) have already been strongly excluded in the anion exchange chromatography (AEX) step. In the absence of an O chain, a hydrophobic patch (approximately aa121-130) that is usually protected by a sugar chain is exposed. In fact, a closer look at the O-glycosylation site shows a dense accumulation of hydrophobic amino acids around serine 126. Four alanines directly surround serine 126 and three prolines (121, 122, 129) define a pronounced hydrophobic region. In addition, leucine 130 is also hydrophobic and contributes to this effect. The additional hydrophobic site in EPO enhances the overall binding strength of the HPLC column to the C4 matrix. Thus, the Des-O form elutes at a later time.

本発明の特に好ましい実施形態では、原薬として好適な純粋な形態でEPOを精製するための5カラムクロマトグラフィープロセスを提供し、このプロセスは:
(a)EPO含有溶液を捕捉し、濃縮し、そして潜在的な夾雑物の大幅な減少をもたらすための色素アフィニティークロマトグラフィー;
(b)EPOの酸性アイソフォームの濃縮、夾雑物(例えば、DNA、HCP)のさらなる除去、および第1カラムから浸出した可能性のある任意の色素リガンドの除去のためのアニオン交換クロマトグラフィー;
(c)Ser126残基でグリコシル化されないEPO分子を除去するため、および夾雑物を除去するための条件下でのRP−HPLC;
(d)RP−HPLC溶媒および凝集種を除去するため、緩衝液を交換するため、およびEPOフラクションを濃縮するためのカチオン交換クロマトグラフィー;ならびに
(e)残存する可能性のある凝集物および他の夾雑物を除去するために用いられる最終クロマトグラフィーステップとしてのサイズ排除クロマトグラフィー
を含む。
In a particularly preferred embodiment of the present invention, a 5-column chromatography process for purifying EPO in a pure form suitable as a drug substance is provided, the process comprising:
(A) Dye affinity chromatography to capture, concentrate and provide a significant reduction in potential contaminants for EPO-containing solutions;
(B) Anion exchange chromatography for concentration of acidic isoforms of EPO, further removal of contaminants (eg, DNA, HCP), and removal of any dye ligand that may have leached from the first column;
(C) RP-HPLC under conditions to remove EPO molecules that are not glycosylated at Ser126 residue and to remove contaminants;
(D) cation-exchange chromatography to remove RP-HPLC solvents and aggregated species, exchange buffers, and concentrate EPO fractions; and (e) possible aggregates and other Includes size exclusion chromatography as a final chromatography step used to remove contaminants.

さらに、2つの特定のウイルス除去/不活性化ステップがEPO製造プロセスに含まれる。まず、RP−HPLCステップ後に、溶出液を酸性アセトニトリル:水+0.1%(v/v)TFA混合物中、60〜18分間22±3℃で保持する。第2に、ナノろ過ステップを最終クロマトフィーステップ後に行うこととし、原薬のウイルス安全性を増大させる。加えて、アニオン交換クロマトグラフィーも、ウイルスの除去のための有効なステップであることが証明されている。結果として得られるEPO原薬は、例えば蠕動ポンプを用いて250mlまたは30ml体積のバルク原薬貯蔵容器中に分注することができ、−70℃以下で貯蔵することができる。   In addition, two specific virus removal / inactivation steps are included in the EPO manufacturing process. First, after the RP-HPLC step, the eluate is kept at 22 ± 3 ° C. for 60-18 minutes in acidic acetonitrile: water + 0.1% (v / v) TFA mixture. Second, the nanofiltration step is performed after the final chromatography step, increasing the virus safety of the drug substance. In addition, anion exchange chromatography has proven to be an effective step for virus removal. The resulting EPO drug substance can be dispensed, for example using a peristaltic pump, into a bulk drug substance storage container with a volume of 250 ml or 30 ml and stored at -70 ° C or lower.

したがって、本発明の方法は、EPOのプロフィール依存性製造および高品質の非常に均一な製品を提供する。さらに、本発明は、高純度で所望のO−グリコシル化EPOアイソフォームプロフィールを有する、生物活性なEPOの大規模調製を可能にする。   Thus, the method of the present invention provides a profile-dependent production of EPO and a high quality, very uniform product. Furthermore, the present invention allows for large scale preparation of bioactive EPO with high purity and the desired O-glycosylated EPO isoform profile.

EPO純度は、HPLCおよびゲル電気泳動により測定して、全タンパク質の少なくとも99%を越え、有利には全タンパク質の99.9%を越える純度に達することによって高い。さらに、感染の危険性を減少させることにより、ウイルスなどによる汚染の危険性、したがって生成物の臨床的安全性を改善する。これに関連して、精製プロセスにおける次のステップに移る間にEPO試料を溶出させ、貯蔵するためにRP−HPLCおよび有機溶媒を使用する有利な副次的効果は、例えば疎水性相互作用またはイオン交換クロマトグラフィーなどの他の方法で使用される他の溶媒中で生き残ったままであり得るウイルスの不活性化にある。   EPO purity is high by reaching a purity of at least 99% of the total protein, and advantageously greater than 99.9% of the total protein, as measured by HPLC and gel electrophoresis. Furthermore, by reducing the risk of infection, the risk of contamination by viruses etc. and thus the clinical safety of the product is improved. In this regard, the advantageous side effects of using RP-HPLC and organic solvents to elute and store EPO samples during the next step in the purification process are, for example, hydrophobic interactions or ions It is in the inactivation of viruses that can remain viable in other solvents used in other methods such as exchange chromatography.

これに関連して、当業者は、本発明の1つの本質的な特徴がRP−HPLCの性能およびその後のCEXクロマトグラフィーステップから構成され、一方、他のクロマトグラフィーステップのいずれも変更することができるか、完全に省略することができることを理解するであろう。これは、AEXステップにも当てはまり、このステップは、好ましくは本発明の方法に組み入れられるが、異なる精製ステップにより置換することもでき、更には、適用されるEPO試料に応じて、および/またはO−グリコシル化される一方で例えば異種もしくは低シアリル化されたEPO調製物を提供することが望ましい場合、省略することもできる。   In this context, those skilled in the art will appreciate that one essential feature of the present invention consists of RP-HPLC performance and subsequent CEX chromatography steps, while any of the other chromatography steps can be modified. It will be understood that it can be done or omitted altogether. This also applies to the AEX step, which is preferably incorporated into the method of the invention, but can be replaced by a different purification step, and further depending on the applied EPO sample and / or O -If it is desired to provide EPO preparations that are glycosylated while being heterologous or hyposialylated, for example, they can be omitted

本発明の方法にしたがって単離されるEPOのO−グリコシル化はBRP標準よりも完全であったという事実は、EPO調製物の半減期が大幅に改善され得ることを示す。したがって、本発明のEPO調製物のインビボ半減期は、従来の商業的に入手可能であった組換えEPO生成物に比較して、改善されていないとしも、少なくとも類似していると予想することが賢明である。これはまた、薬物動態学的特性および薬力学的特性がさもなければ市場製品と類似しているであろうことも意味する。本発明の方法にしたがって得られるEPOは、したがって、ヒト医薬への使用に特に好適である。   The fact that the O-glycosylation of EPO isolated according to the method of the invention was more complete than the BRP standard indicates that the half-life of the EPO preparation can be greatly improved. Thus, the in vivo half-life of the EPO preparation of the present invention is expected to be at least similar, if not improved, compared to the recombinant EPO product that was previously commercially available. Is wise. This also means that the pharmacokinetic and pharmacodynamic properties would otherwise be similar to market products. The EPO obtained according to the method of the invention is therefore particularly suitable for use in human medicine.

特許または出願書類は、カラーおよび/または1以上の写真で作製された1以上の図面を含み得る。カラー図面および/または写真を含むこの特許または特許出願公開の写しは、欧州特許庁または米国特許商標局により、請求と必要な料金の支払いに応じて提供され得る。
高シアリル化およびO−グリコシル化EPOアイソフォームの特定の混合物の単離のための精製手順のスキーム。個々の精製ステップの重要性および意図される目的は明細書で更に説明される。 PNGaseで消化した後のHPLCフラクションのクーマシー染色された12.5%SDS−PAGEゲルの写真。スロットごとに5μgのタンパク質をロードした。MW:分子量マーカー;BRP:BRP標準バッチ1(=生物学的参考調製物=エポエチンアルファおよびベータの混合物);1=アニオン交換クロマトグラフィー後(AEXプール)およびRP−HPLCステップに付す前のEPO試料;2〜10=AEXプールをRP−HPLCに付し、実施例に記載する様な溶媒の直線勾配の適用後に得られるEPO溶出液フラクションの試料;表6も参照。各EPOバッチは、全てのN−グリカンを除去するが、もし存在するならば、結合したO−グリカンを残すポリペプチドN−グリコシダーゼ(PNGase)で消化した後に示す。下側の細いバンドは非O−グリコシル化(Des−O)形態である。酵素自体は、ゲルの中央でトレースバンドとしてゲル中で検出される可能性もある。左のレーンは、BRP標準を示し、その次のレーンはカラム適用(BRP標準のようなDes−O形態を含む)を示し、続いて勾配溶出の9のフラクションがある。最初の5つのフラクションは明らかにDes−O形態がなく、Des−O形態は最後の3〜4フラクションに主に存在することがわかり、このことから、Des−Oアイソフォームはクロマトグラフィー材料に結合したままであり、後の時点でカラムから溶出されることが確認される。プール基準はDes−Oアイソフォームの残存率を調節する。 クーマシー染色された12.5%SDS−PAGEゲルの写真。MW:分子量マーカー;1〜4=実施例で説明する方法によって得られるEPO調製物;5+6=BRP標準バッチ1(=生物学的参考調製物=エポエチンアルファおよびベータの混合物);7=ブランク。各EPOバッチを、PNGaseでの消化前(1、3、5)および消化後(2、4、6)に示す。酵素自体はまた、ゲル中でトレースバンドとして検出され得る。BRP標準は消化後に二重バンドを示す。下側の細い方のバンドは非O−グリコシル化(Des−O)形である。本発明の方法にしたがって得られるEPO調製物は、明らかに下側のバンドがないことがわかり、このことからDes−O形態はHPLCステップ中に除去されたことが確認される。
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Scheme of purification procedure for isolation of specific mixtures of highly sialylated and O-glycosylated EPO isoforms. The importance and intended purpose of the individual purification steps are further explained in the specification. Photo of Coomassie stained 12.5% SDS-PAGE gel of HPLC fraction after digestion with PNGase. 5 μg of protein was loaded per slot. MW: molecular weight marker; BRP: BRP standard batch 1 (= biological reference preparation = mixture of epoetin alfa and beta); 1 = EPO sample after anion exchange chromatography (AEX pool) and before subjecting to RP-HPLC step 2-10 = A sample of EPO eluate fraction obtained after subjecting the AEX pool to RP-HPLC and applying a linear gradient of solvent as described in the examples; see also Table 6. Each EPO batch is shown after digestion with polypeptide N-glycosidase (PNGase), which removes all N-glycans, but if present, leaves bound O-glycans. The lower thin band is the non-O-glycosylated (Des-O) form. The enzyme itself may be detected in the gel as a trace band in the middle of the gel. The left lane shows the BRP standard, the next lane shows the column application (including the Des-O form like the BRP standard), followed by 9 fractions of gradient elution. The first five fractions clearly have no Des-O form and the Des-O form is mainly present in the last 3-4 fractions, which indicates that the Des-O isoform is bound to the chromatographic material. And is eluted from the column at a later time. Pool criteria adjust the residual rate of Des-O isoform. Photo of a Coomassie stained 12.5% SDS-PAGE gel. MW: molecular weight marker; 1-4 = EPO preparation obtained by the method described in the examples; 5 + 6 = BRP standard batch 1 (= biological reference preparation = mixture of epoetin alfa and beta); 7 = blank. Each EPO batch is shown before digestion with PNGase (1, 3, 5) and after digestion (2, 4, 6). The enzyme itself can also be detected as a trace band in the gel. The BRP standard shows a double band after digestion. The lower narrow band is the non-O-glycosylated (Des-O) form. The EPO preparation obtained according to the method of the present invention clearly shows no lower band, confirming that the Des-O form was removed during the HPLC step.

本発明は、あったとしてもごくわずかな非O−グリコシル化アイソフォームしか含まず、実質的に凝集物のない改善されたEPO調製物の単離および精製法を提供する。この目的は、適切な条件下での逆相(RP)−高圧液体クロマトグラフィー(HPLC)およびその後にカチオン交換クロマトグラフィー(CEX)ステップを適用することによって、非O−グリコシル化EPOアイソフォームの含量を減少させることにより達成される。さらに詳細には、本発明は、グリコシル化エリスロポエチン(EPO)アイソフォームを複雑なタンパク質混合物から精製する方法に関し、この方法は、アニオン交換(AEX)クロマトグラフィーステップおよびカチオン交換(CEX)クロマトグラフィーステップを含み、これらは逆相(RP)クロマトグラフィーステップによって隔てられている。   The present invention provides an improved EPO preparation isolation and purification process that contains few, if any, non-O-glycosylated isoforms and is substantially free of aggregates. The purpose is to determine the content of non-O-glycosylated EPO isoforms by applying a reverse phase (RP) -high pressure liquid chromatography (HPLC) followed by a cation exchange chromatography (CEX) step under appropriate conditions. This is achieved by reducing. More particularly, the present invention relates to a method for purifying glycosylated erythropoietin (EPO) isoforms from complex protein mixtures, which comprises an anion exchange (AEX) chromatography step and a cation exchange (CEX) chromatography step. Which are separated by a reverse phase (RP) chromatography step.

「アイソフォーム」という用語は、本明細書中で用いられる場合、同じアミノ酸配列を有するが、例えば分画電気泳動(IEF)ゲルにより明らかになるように異なる等電点または例えばキャピラリーゾーン電気泳動(CZE)により明らかになるように異なる電荷数を有する糖タンパク質を含む糖タンパク質調製物/フラクションを指す。これらの差異は、グリコシル化パターンにおける不均一性を反映する。個々のEPO分子は、結合したグリコシル基、シアリル基、およびアセチル基の程度、複雑さ、性質、分岐性および順序に関して異なり得る。リン酸塩および硫酸塩などの荷電した無機基でさえも、特定のアイソフォームの性質に貢献し得る。したがって、本発明による糖タンパク質アイソフォームは、それらの異なる等電点およびそれらの同じアミノ酸配列によって定義され、したがって、各アイソフォームは実際に、厳密な化学的意味で複数の異なるEPO分子を含む。   The term “isoform” as used herein has the same amino acid sequence but a different isoelectric point or for example capillary zone electrophoresis (eg, as revealed by fractional electrophoresis (IEF) gels). Refers to a glycoprotein preparation / fraction containing glycoproteins with different charge numbers as revealed by CZE). These differences reflect heterogeneity in the glycosylation pattern. Individual EPO molecules can differ with respect to the extent, complexity, nature, branching, and order of the attached glycosyl, sialyl, and acetyl groups. Even charged inorganic groups such as phosphates and sulfates can contribute to the properties of certain isoforms. Thus, glycoprotein isoforms according to the present invention are defined by their different isoelectric points and their same amino acid sequence, and thus each isoform actually contains multiple different EPO molecules in a strict chemical sense.

本発明の方法によれば、アニオン交換クロマトグラフィーを好ましくは使用して、EPOアイソフォーム、特に高シアリル化酸性EPOアイソフォームを選択する;図1も参照。本発明によれば、EPOの「酸性アイソフォーム」は、高度または高含有量のグリコシル基、好ましくはシアリル基を有し、したがって、低(酸)pIで現れるアイソフォームを含む。組換えヒトEPOは、IEFにより細胞培養上清から分析する場合、pI3〜9の範囲にわたって最大14までの異なるアイソフォームの幅広い等電点(pI)アイソフォームプロフィールを示す(Gokanaら、J.Chromatogr.791(1997),109−118)。EPOアイソフォームは、主に、様々な数の負に荷電した末端シアル酸残基を有する様々なグリコシル含量のために生じる。より多くのシアル酸残基を有し、したがってより酸性のpIを有するEPO形態はより高い生物活性および治療的価値のものであることが知られている。なぜなら、グリコ構造上の末端シアル酸残基はEPOがアシアロ受容体経路によりインビボで迅速なクリアランスをされないよう防止するからである。   According to the method of the present invention, anion exchange chromatography is preferably used to select EPO isoforms, particularly highly sialylated acidic EPO isoforms; see also FIG. According to the present invention, “acidic isoforms” of EPO include isoforms that have a high or high content of glycosyl groups, preferably sialyl groups, and thus appear at low (acid) pI. Recombinant human EPO exhibits a broad isoelectric (pI) isoform profile of up to 14 different isoforms over the range of pI3-9 when analyzed from cell culture supernatants by IEF (Gokana et al., J. Chromatogr 791 (1997), 109-118). EPO isoforms arise mainly due to different glycosyl contents with different numbers of negatively charged terminal sialic acid residues. It is known that EPO forms with more sialic acid residues and thus with a more acidic pI are of higher biological activity and therapeutic value. This is because the terminal sialic acid residue on the glycostructure prevents EPO from being rapidly cleared in vivo by the asialo receptor pathway.

アニオン交換クロマトグラフィーステップは、ジエチルアミノエチル基(DEAE)、第4級アミノエチル基(QAE)、第4級アンモニウム基(Q)、ジメチルアミノエチル基(DMAE)および/またはトリメチルアミノエチル基(TMAE)を官能基として含むアニオン交換樹脂または膜を用いて実施することができる。アニオン交換材料の例は、Dow chemical companyから入手可能なDowex(登録商標)1、AG(登録商標)(例えば、タイプ1、2、4)、Bio−Rex(登録商標)5、DEAE Bio−Gel1、Macro−Prep(登録商標)DEAE(全てBioRad Laboratoriesから入手可能)、Eichrom Technologies Inc.から入手可能なアニオン交換樹脂タイプ1、Source Q、ANX Sepharose 4、DEAE Sepharose(例えば、タイプCL−6B、FF)、Q Sepharose、Capto Q、Capto S(全て GE Healthcareから入手可能)、AX−300(PerkinElmerから入手可能)、Asahipak ES−502C、AXpak WA(例えば、タイプ624、G)、IEC DEAE(全てShoko America Inc.から入手可能)、Amberlite(登録商標)IRA−96、Toyopearl(登録商標)DEAE、TSKgel DEAE(全てTosoh Bioscience GmbHから入手可能)、Mustang Q(Pall Corporationから入手可能)である。本発明の方法の好ましい実施形態では、Q−Sepharoseを用いてアニオン交換クロマトグラフィーステップを実施する;実施例も参照。記載する様に、低シアリル化塩基性EPOアイソフォームの枯渇および高シアリル化酸性EPOアイソフォームの選択は、それぞれ、好ましくは、20mMのトリス−HClを含む緩衝液(pH約7.0)中、0〜200mMのNaClの線形塩勾配で実施する。   The anion exchange chromatography step can be performed using a diethylaminoethyl group (DEAE), a quaternary aminoethyl group (QAE), a quaternary ammonium group (Q), a dimethylaminoethyl group (DMAE) and / or a trimethylaminoethyl group (TMAE). Can be carried out using an anion exchange resin or membrane containing as a functional group. Examples of anion exchange materials are Dowex® 1, AG® (eg, types 1, 2, 4), Bio-Rex® 5, DEAE Bio-Gel 1 available from Dow chemical company. , Macro-Prep® DEAE (all available from BioRad Laboratories), Eicrom Technologies Inc. Anion exchange resin type 1 available from, Source Q, ANX Sepharose 4, DEAE Sepharose (eg, type CL-6B, FF), Q Sepharose, Capto Q, Capto S (all available from GE Healthcare), AX-300 (Available from PerkinElmer), Asahipak ES-502C, AXpak WA (eg, type 624, G), IEC DEAE (all available from Shoko America Inc.), Amberlite® IRA-96, Toyopearl trademark DEAE, TSKgel DEAE (all available from Tosoh Bioscience GmbH), Mustang Q (Pall Corpora) It is available) from the ion. In a preferred embodiment of the method of the invention, an anion exchange chromatography step is performed using Q-Sepharose; see also the examples. As described, the depletion of the low sialylated basic EPO isoform and the selection of the highly sialylated acidic EPO isoform, respectively, preferably in a buffer (pH about 7.0) containing 20 mM Tris-HCl, Run with a linear salt gradient of 0-200 mM NaCl.

さらに、本発明の方法によれば、逆相クロマトグラフィーステップを用いてO−グリコシル化EPOアイソフォームを選択する。実施例で示すように、そのようなEPOアイソフォームを、有機溶媒の直線勾配(好ましくは0〜70%の水中アセトニトリル(約0.1%のTFAを含む))で溶出することができる。加えて、またはその代わりに、アセトニトリルおよび約0.1%の水中TFAを含む溶媒でのEPOのアイソクラティック溶出を使用する。逆相(RP)クロマトグラフィーを実施するための手段および方法は、当業者に周知である;前出の背景の部分で記載した従来技術も参照。好ましくは、RPクロマトグラフィーステップは逆相高性能液体クロマトグラフィー(RP−HPLC)を含む。典型的には、RP−HPLCは、メチル基、ブチル基、フェニル基、プロピル基および/またはオクチル基を官能基として含む樹脂を用いて実施する。本発明の方法の好ましい実施形態では、RP−HPLCは、市販のC4逆相クロマトグラフィー材料を用いて実施する。逆相材料の例は:Vydac 214TPB1015、C4(Grace Davisonから入手可能);Daisopak SP−300−15−C4−BIO(DAISO Fine Chem.GmbHから入手可能);YMC Gel Butyl Spharisch C4、15μ、300A(YMC Europe GmbHから入手可能); Jupiter 15μ、C4、300A(Phenomenexから入手可能)である。
最も好ましくは、その表面がC4−アルキル鎖を有するシリカゲル粒子から構成されるVydac C4(Vydac)を使用する。EPOのタンパク質性不純物からの分離は、疎水性相互作用の強度の差に基づく。溶出は、希トリフルオロ酢酸の存在下で水中アセトニトリル勾配で実施する。通常、「EPOピーク」の一部は、分別によりカットオフされなければならない。例えば、多くの約9または10のEPOを含む溶出液フラクションにおいて、典型的には全EPOピークの40%を構成し得る最後の1〜4試料を捨てなければならず、一方、残りの溶出液プールを次のステップでさらに精製する;図2も参照。
Furthermore, according to the method of the present invention, reverse phase chromatography steps are used to select O-glycosylated EPO isoforms. As shown in the Examples, such EPO isoforms can be eluted with a linear gradient of organic solvent (preferably 0-70% acetonitrile in water (containing about 0.1% TFA)). In addition or alternatively, isocratic elution of EPO with a solvent containing acetonitrile and about 0.1% TFA in water is used. Means and methods for performing reverse phase (RP) chromatography are well known to those skilled in the art; see also the prior art described in the background section above. Preferably, the RP chromatography step comprises reverse phase high performance liquid chromatography (RP-HPLC). Typically, RP-HPLC is carried out using a resin containing methyl, butyl, phenyl, propyl and / or octyl groups as functional groups. In a preferred embodiment of the method of the invention, RP-HPLC is performed using commercially available C4 reverse phase chromatography material. Examples of reversed phase materials are: Vydac 214TPB1015, C4 (available from Grace Davison); Daisopak SP-300-15-C4-BIO (available from DAISO Fine Chem. GmbH); YMC Gel Butyl Sharsch C4, 15μ, A YMC Europe GmbH); Jupiter 15μ, C4, 300A (available from Phenomenex).
Most preferably, Vydac C4 (Vydac) composed of silica gel particles whose surface has C4-alkyl chains is used. Separation of EPO from proteinaceous impurities is based on differences in the strength of hydrophobic interactions. Elution is performed with an acetonitrile gradient in water in the presence of dilute trifluoroacetic acid. Usually, part of the “EPO peak” has to be cut off by fractionation. For example, in eluate fractions containing many about 9 or 10 EPO, the last 1-4 samples that typically may constitute 40% of the total EPO peak must be discarded, while the remaining eluate The pool is further purified in the next step; see also FIG.

本発明によれば、分取RP−HPLCは、通常、>10barの高圧(30〜40barまでの分取スケールで)および小ビーズ(5〜10μm)、通常はシリカゲルで実施し、これによってより良好な分解能に至る。好ましくは、TFAで酸性化された溶媒のpHは約2である。低アセトニトリル濃度(例えば、10%または純水)および増大するアセトニトリル濃度勾配でAEX溶出液を適用すると、EPOアイソフォームが溶出されるであろう。   According to the present invention, preparative RP-HPLC is usually carried out with high pressures> 10 bar (on a preparative scale up to 30-40 bar) and small beads (5-10 μm), usually silica gel, which is better Resolution. Preferably, the pH of the solvent acidified with TFA is about 2. Application of AEX eluent at low acetonitrile concentrations (eg, 10% or pure water) and increasing acetonitrile concentration gradients will elute EPO isoforms.

これに関連して、RP−HPLCは、本発明の方法にしたがって用いられる場合、低圧(中圧法とも呼ばれ、<10bar、通常は3〜5bar)で実施される通常のRPクロマトグラフィー(RPC)と実質的に異なる。例えば、RPCは、典型的には、国際出願第WO03/045996号(RP−Source 30)で記載されるように15μビーズまたは30μビーズで実施される。さらに、HPLCにおいてと同様に有機溶媒を用いることができるが、WO03/045996におけるRPCステップは、試料中、0.24Mの硫酸アンモニウムを用いた硫酸アンモニウム沈殿に続いて開始し、これは、HPLCには好ましくないが、典型的には溶出のために減少する塩勾配が適用されるHIC(疎水性相互作用クロマトグラフィー)には非常に好適である。したがって、国際出願第WO03/045996号に記載されるようなRPCは、十分な水性溶媒系、すなわち、トリス/HCl緩衝液(pH7)中で実施される。なぜなら、今まで有機溶媒の迅速な分離およびEPO調製物内の凝集物の形成/ドラッギングを回避するために適切な方法は記載されていないからである。しかし、有機溶媒を使用するHPLCステップの施行は、例えば、RPCで用いられるより大きなビーズ粒子やあまり厳しくない分離条件のためにEPOアイソフォームの効率の低い分離を代償にしてなされる。いずれにしても、RP−HPLCの分離性能は、RPCよりも優れている。   In this context, RP-HPLC, when used according to the method of the present invention, is a conventional RP chromatography (RPC) performed at low pressure (also called medium pressure method, <10 bar, usually 3-5 bar). And substantially different. For example, RPC is typically performed with 15μ beads or 30μ beads as described in International Application No. WO 03/045996 (RP-Source 30). In addition, organic solvents can be used as in HPLC, but the RPC step in WO 03/045996 begins with ammonium sulfate precipitation with 0.24 M ammonium sulfate in the sample, which is preferred for HPLC. Not very well, but very suitable for HIC (Hydrophobic Interaction Chromatography) where a salt gradient that typically decreases due to elution is applied. Thus, RPC as described in International Application No. WO 03/045996 is carried out in a sufficient aqueous solvent system, ie Tris / HCl buffer (pH 7). This is because, until now, no suitable method has been described to avoid rapid separation of organic solvents and formation of aggregates / dragging within EPO preparations. However, the implementation of HPLC steps using organic solvents is at the expense of less efficient separation of EPO isoforms due to, for example, the larger bead particles used in RPC and less stringent separation conditions. In any case, the separation performance of RP-HPLC is superior to RPC.

精製スキームの有効性のさらに重要な点は、カチオン交換クロマトグラフィー(CEX)を第3ステップで、HPLCの直後に実施することである。このステップは適用方式に関して新規である。RPクロマトグラフィー後、EPOを直ちに緩衝液交換に付さなければならない。というのも、これは酸性アセトニトリル中で安定でない、すなわち、時間および温度の増加に伴い凝集物が徐々に形成されるからである。さらに、最終ポリッシングステップとして用いられるその後のゲルクロマトグラフィーに関して、試料体積は非常に小さくなければならない。すなわちRPプール中のEPO濃度を強力に増加させなければならない。一方、RP−HPLCプールは、Des−O形態の分離に必要とされる比較的平坦な勾配のためにかなり大きな体積を有する。一般的であるがかなり時間のかかる方法である、標準的限外ろ過/ダイアフィルトレーションステップを用いる代わりに、本発明にしたがって選択された材料(Macroprep S)でのCEXクロマトグラフィーステップが開発された。このCEXクロマトグラフィーは、特に高い流速を可能にし、高濃度での酸性アセトニトリルに対して耐容性である。酸性環境中では正に荷電しているという事実のために、EPOは強力なバインダーであり、非常に急な勾配で、小体積で、所望の緩衝液中高濃度にて溶出される。驚くべきことに、CEXクロマトグラフィーはまた、アセトニトリル中で必然的に形成されるEPO凝集物の分離につながる。なぜなら、EPO凝集物は溶出されず、カラム上に残留し、その後CIP溶液で再生物中に溶出されることがわかったからである。したがって、本発明によれば、カチオン交換クロマトグラフィーステップをRPクロマトグラフィー、特に緩衝液交換、EPOの濃縮およびEPO凝集物の除去のためのRP−HPLCの後に用いる;図1も参照。   A further important aspect of the effectiveness of the purification scheme is that cation exchange chromatography (CEX) is performed in the third step, immediately after HPLC. This step is new with respect to the application scheme. After RP chromatography, EPO must be subjected to buffer exchange immediately. This is because it is not stable in acidic acetonitrile, ie, aggregates are gradually formed with increasing time and temperature. Furthermore, for subsequent gel chromatography used as the final polishing step, the sample volume must be very small. That is, the EPO concentration in the RP pool must be increased strongly. On the other hand, the RP-HPLC pool has a fairly large volume due to the relatively flat gradient required for separation of the Des-O form. Instead of using a standard ultrafiltration / diafiltration step, which is a common but rather time consuming method, a CEX chromatography step with a material selected according to the present invention (Macroprep S) was developed. It was. This CEX chromatography allows for particularly high flow rates and is tolerant to acidic acetonitrile at high concentrations. Due to the fact that it is positively charged in an acidic environment, EPO is a strong binder, eluting at a high concentration in the desired buffer, with a very steep slope, in a small volume. Surprisingly, CEX chromatography also leads to separation of EPO aggregates that are inevitably formed in acetonitrile. This is because it was found that the EPO aggregates were not eluted but remained on the column and then eluted into the regenerated product with the CIP solution. Thus, according to the present invention, the cation exchange chromatography step is used after RP chromatography, especially RP-HPLC for buffer exchange, concentration of EPO and removal of EPO aggregates; see also FIG.

異なる種類のカチオン交換材料も異なる名称で、多数の企業から入手可能である。例えば、Bio−Rex(登録商標)(例えば、タイプ70)、Chelex(登録商標)(例えば、タイプ100)、Macro−Prep(登録商標)(例えば、タイプCM、High S、25S)、AG(登録商標)(例えば、タイプ50W、MP)(すべてBioRad Laboratoriesから入手可能);WCX2(Ciphergenから入手可能)、Dowex(登録商標)MAC−3(Dow chemical社から入手可能)、Mustang CおよびMustang S(Pall Corporationから入手可能)、Cellulose CM(例えば、タイプ23、52)、hyper−D、PartiSphere(Whatman plc.から入手可能)、Amberlite(登録商標)IRC(例えば、タイプ76、747、748)、Amberlite(登録商標)GT73、Toyopearl(登録商標)(例えば、タイプSP、CM、650M)(全てTosoh Bioscience GmbHから入手可能)、CM1500およびCM3000(BioChrom Labsから入手可能)、SP−Sepharose(商標)、CM−Sepharose(商標)(GE Healthcareから入手可能)、Porous樹脂(PerSeptive Biosystemsから入手可能)、Asahipak ES(例えば、タイプ502C)、CXpak P、IEC CM(例えば、タイプ825、2825、5025、LG)、IEC SP(例えば、タイプ420N、825)、IEC QA(例えば、タイプLG、825)(Shoko America Inc.から入手可能)、50Wカチオン交換樹脂(Eichrom Technologies Inc.から入手可能)。好ましくは、カチオン交換材料は、Macro−Prep(登録商標)High Sまたは25S、MacroCap SP、Toyopearl(登録商標)SP650M、Source S、SP Sepharose、またはPOLYCAT Aなどの強力なカチオン交換材料である。一実施形態では、カチオン交換材料はスルホプロピルカチオン交換材料である。本発明の方法の好ましい実施形態では、カチオン交換クロマトグラフィーステップはMacro−Prep High Sで実施する;実施例も参照。   Different types of cation exchange materials are also available from a number of companies with different names. For example, Bio-Rex (registered trademark) (for example, type 70), Chelex (registered trademark) (for example, type 100), Macro-Prep (registered trademark) (for example, type CM, High S, 25S), AG (registered) Trademarks) (eg, type 50W, MP) (all available from BioRad Laboratories); WCX2 (available from Ciphergen), Dowex® MAC-3 (available from Dow chemical), Mustang C and Mustang S ( Available from Pall Corporation), Cellulose CM (eg, type 23, 52), hyper-D, PartiSphere (available from Whatman plc.), Amberlite® I RC (eg type 76, 747, 748), Amberlite® GT73, Toyopearl® (eg type SP, CM, 650M) (all available from Tosoh Bioscience GmbH), CM1500 and CM3000 (BioChrom Labs) SP-Sepharose ™, CM-Sepharose ™ (available from GE Healthcare), Porous resin (available from PerSeptive Biosystems), Asahipake ES (eg, type 502C), CXpak P, IEC (Eg type 825, 2825, 5025, LG), IEC SP (eg type 420N, 825), IEC QA (eg , Type LG, 825) (available from Shoko America Inc.), available from 50W cation exchange resin (Eichrom Technologies Inc.). Preferably, the cation exchange material is a strong cation exchange material such as Macro-Prep® High S or 25S, MacroCap SP, Toyopearl® SP650M, Source S, SP Sepharose, or POLYCAT A. In one embodiment, the cation exchange material is a sulfopropyl cation exchange material. In a preferred embodiment of the method of the invention, the cation exchange chromatography step is carried out with Macro-Prep High S; see also the examples.

本発明の方法の好ましい実施形態では、前記クロマトグラフィーステップの前にアフィニティークロマトグラフィーステップを捕捉ステップとして行う。通常、アフィニティークロマトグラフィーステップは、色素クロマトグラフィー樹脂、例えば市販のBlue−Sepharoseで実施する;実施例も参照。好ましくは、本発明の方法におけるクロマトグラフィーステップは以下の順序で実施する:
(a)捕捉ステップとしてのアフィニティークロマトグラフィーステップ;
(b)アニオン交換クロマトグラフィーステップ;
(c)逆相(RP)クロマトグラフィーステップ;および
(d)カチオン交換クロマトグラフィーステップ;図1および実施例も参照。
第1ステップにおいて、色素クロマトグラフィーは主にプロテアーゼによる汚染を除去する。青色トリアジン色素、例えばCibachron(登録商標)ブルーが色素として好ましく用いられる。他のトリアジン色素も好適である。色素クロマトグラフィーの支持材料は重要ではないが、多糖ベースの支持材料、例えば、Sepharose、好ましくはSepharose 6 Fast Flowを好ましく使用する。本発明による高シアリル化およびO−グリコシル化EPOアイソフォームの濃縮は、その後のクロマトグラフィーステップで実施される;図1も参照。
In a preferred embodiment of the method of the invention, an affinity chromatography step is performed as a capture step before the chromatography step. Usually, the affinity chromatography step is carried out with a dye chromatography resin, such as the commercially available Blue-Sepharose; see also the examples. Preferably, the chromatography steps in the method of the invention are performed in the following order:
(A) an affinity chromatography step as a capture step;
(B) anion exchange chromatography step;
(C) reverse phase (RP) chromatography step; and (d) cation exchange chromatography step; see also FIG. 1 and the Examples.
In the first step, dye chromatography removes contamination mainly by proteases. Blue triazine dyes such as Cibachron® blue are preferably used as the dye. Other triazine dyes are also suitable. The support material for the dye chromatography is not critical, but polysaccharide-based support materials such as Sepharose, preferably Sepharose 6 Fast Flow are preferably used. The enrichment of highly sialylated and O-glycosylated EPO isoforms according to the present invention is performed in a subsequent chromatography step; see also FIG.

本発明の方法の好ましい実施形態では、1以上のクロマトグラフィーステップでのEPOの溶出は、段階または勾配溶出により実施する。「段階溶出」および「段階溶出法」という用語は、本出願では交換可能に使用され、溶出、すなわち結合した化合物の材料からの溶解を引き起こす物質の濃度を、一度に、すなわち1つの値/レベルから次の値/レベルへ上昇または降下させる方法を意味する。この「段階溶出」において、1以上の条件、例えばpH、イオン強度、塩の濃度、有機化合物の濃度、および/またはクロマトグラフィーの流れを、同時に、第1の値、例えば出発値から、第2の値、例えば最終値まで変化させる。これは、確実に線形若しくは非線形である変化に対して、条件を徐々に、すなわち段階的に変化させることを意味する。「段階溶出法」において、新しいフラクションを、イオン強度または有機溶媒含有量のそれぞれの増加後に集める。このフラクションは、それぞれイオン強度および疎水性が対応して増加した、イオン交換材料から回収された化合物を含む。それぞれの増加の後、溶出方法における次のステップを実施するまで、その条件を維持する。典型的には、大規模製造では、可能な場合はいつでも、勾配溶出を段階またはアイソクラティック溶出に変更する。   In a preferred embodiment of the method of the invention, elution of EPO in one or more chromatography steps is performed by step or gradient elution. The terms “step elution” and “step elution method” are used interchangeably in this application to determine the concentration of a substance that causes elution, ie dissolution of the bound compound from the material, at a time, ie one value / level. Means to raise or lower from one to the next value / level. In this “step elution”, one or more conditions, such as pH, ionic strength, salt concentration, organic compound concentration, and / or chromatographic flow, are simultaneously measured from a first value, eg, starting value, to a second To a final value, for example. This means that the condition is changed gradually, i.e. stepwise, for changes that are definitely linear or non-linear. In the “step elution method”, new fractions are collected after each increase in ionic strength or organic solvent content. This fraction contains compounds recovered from the ion exchange material, each with a corresponding increase in ionic strength and hydrophobicity. After each increase, the conditions are maintained until the next step in the elution method is performed. Typically, in large scale production, gradient elution is changed to step or isocratic elution whenever possible.

これに関連して、本発明の方法にしたがって実施されるクロマトグラフィーステップのいずれも、勾配またはアイソクラティック方式のいずれかで実施することができる;概説に関しては、例えば、Schellinger and Carr,J.Chromatography.1109(2006),253−266を参照。特に、RP−HPLCおよびアニオンクロマトグラフィー(AEX)ステップに関して直線勾配をアイソクラティック溶出に変更することが想定される。したがって、本発明の方法の一実施形態では、RPおよび/またはAEXステップをアイソクラティック溶出により実施する。   In this regard, any of the chromatographic steps performed according to the method of the present invention can be performed in either a gradient or isocratic manner; for reviews see, for example, Schellinger and Carr, J. et al. Chromatography. 1109 (2006), 253-266. In particular, it is envisaged to change the linear gradient to isocratic elution for RP-HPLC and anion chromatography (AEX) steps. Thus, in one embodiment of the method of the present invention, the RP and / or AEX step is performed by isocratic elution.

本発明の方法のさらなるクロマトグラフィーステップにおいて、潜在的な二量体、高凝集物および望ましくない小分子、例えばプロセスに関連する不純物を除去し、適切な場合、最終処方の緩衝液交換も実施するサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)によって、カチオン交換クロマトグラフィー(CEX)から得られるEPO調製物をポリッシュする。典型的には、サイズ排除クロマトグラフィーステップは、Superdex、Sephacryl、Sephadex、Sepharose、Fractogel、ToyopearlおよびBio−Gelの群から選択されるゲルろ過媒体を用いて実施する。好ましくは、サイズ排除クロマトグラフィーステップは、市販のSuperdex−S200で実施する;実施例も参照。   In further chromatographic steps of the method of the present invention, potential dimers, high aggregates and unwanted small molecules such as process related impurities are removed and, where appropriate, buffer exchange of the final formulation is also performed. Polish the EPO preparation obtained from cation exchange chromatography (CEX) by size exclusion chromatography (SEC). Typically, the size exclusion chromatography step is performed using a gel filtration medium selected from the group of Superdex, Sephacryl, Sephadex, Sepharose, Fractogel, Toyopearl and Bio-Gel. Preferably, the size exclusion chromatography step is performed on a commercially available Superdex-S200; see also the examples.

CEXクロマトグラフィー後に得られるEPO調製物の高い生成物濃度を達成するために、溶出液を好ましくはゲルろ過(SEC)の前にさらに濃縮する。これは、通常、5〜10kDaのUF膜を用いた限外ろ過ステップにより実施し、1mlあたり約5〜20mgのEPOを含む約10倍に濃縮されたUF残余分をもたらし、SECプールを得る;実施例も参照。   In order to achieve a high product concentration of the EPO preparation obtained after CEX chromatography, the eluate is preferably further concentrated prior to gel filtration (SEC). This is usually performed by an ultrafiltration step using a 5-10 kDa UF membrane, resulting in an approximately 10-fold concentrated UF residue containing about 5-20 mg EPO per ml, resulting in a SEC pool; See also Examples.

潜在的なウイルス混在を除去するために、さらなるデッドエンドウイルス−ろ過ステップを本発明の方法で実施する。このろ過は、15nmもの小さな粒子を除去するために設計された特別な膜、例えばPlanova 15N(Asahi)で実施する。別のデッドエンドナノろ過ユニットは、PALL Ultipor VF Grade DV20またはMillipore Viresolve NFPカートリッジまたはカプセルである。特に、小さな無エンベロープ型ウイルス(例えば、パルボウイルス)に関して、ウイルス除去または不活性化の他の手段はほとんどない。除菌されたSECプールを好適な膜を有するデッドエンドフィルターに通し、濾液は最終バルク原薬に相当する。あるいは、ナノろ過をUF濃縮とサイズ排除クロマトグラフィーとの間に挿入することができる。したがって、本発明の方法は、1以上のクロマトグラフィーステップの前に、限外ろ過ステップ、および場合によってナノろ過ステップを含んでもよい(後者は、好ましくは最終ステップとして);図1も参照。   In order to remove potential virus contamination, an additional dead-end virus-filtration step is performed with the method of the present invention. This filtration is performed with a special membrane designed to remove particles as small as 15 nm, such as Planova 15N (Asahi). Another dead-end nanofiltration unit is a PALL Ultimate VF Grade DV20 or Millipore Virsolve NFP cartridge or capsule. There are few other means of virus removal or inactivation, particularly for small envelopeless viruses (eg, parvovirus). The sterilized SEC pool is passed through a dead end filter with a suitable membrane and the filtrate corresponds to the final bulk drug substance. Alternatively, nanofiltration can be inserted between UF concentration and size exclusion chromatography. Thus, the method of the invention may comprise an ultrafiltration step and optionally a nanofiltration step before the one or more chromatography steps (the latter is preferably as the final step); see also FIG.

特に好ましい実施形態では、本発明の方法は以下のステップ
(a)捕捉ステップとしてのアフィニティークロマトグラフィーステップ;
(b)アニオン交換クロマトグラフィーステップ;
(c)逆相(RP)クロマトグラフィーステップ;
(d)カチオン交換クロマトグラフィーステップ;
(e)サイズ排除クロマトグラフィーステップ;
(f)ナノろ過ステップ;および
(g)ステップ(a)、(b)および/または(e)の前の限外ろ過ステップ
を含む。
In a particularly preferred embodiment, the method of the invention comprises the following step (a) affinity chromatography step as capture step;
(B) anion exchange chromatography step;
(C) reverse phase (RP) chromatography step;
(D) a cation exchange chromatography step;
(E) size exclusion chromatography step;
(F) a nanofiltration step; and (g) an ultrafiltration step prior to steps (a), (b) and / or (e).

異なるフラクションの含有量は、インプロセス管理としてSDS−PAGEにより測定することができ、選択されたフラクションを必要に応じて合するかまたは廃棄する;例えば、RP−HPLCステップからのEPO溶出の制御については図2を参照。   The content of the different fractions can be measured by SDS-PAGE as an in-process control and the selected fractions are combined or discarded as necessary; for example, for controlling EPO elution from the RP-HPLC step See FIG.

好ましい実施形態では、本発明の方法にしたがって精製されるEPOはヒト組換えEPOである。したがって、EPO分子は、好ましくは、EPOコード化遺伝子の発現を宿主細胞において誘導することにより提供される。「宿主細胞」は、そのゲノムが活性なEPO遺伝子を含む動物またはヒト細胞と理解され、このEPO遺伝子は無血清培地における細胞の培養中に転写され、翻訳される。EPO遺伝子は、この宿主細胞中に、外来遺伝子として、好ましくは調節エレメントとともに導入することができるか(例えば、欧州特許出願第EP−B0148605号および第EP−B0209号参照)、宿主細胞中に活性な内在性遺伝子としてすでに存在している可能性があるか、または内因性非活性遺伝子として活性化されるようになり得る。そのような内因性遺伝子の活性化は、例えば、相同的組換えによりゲノム中に調節エレメントを特異的に導入することによって達成することができる。国際出願第WO91/09955号および第WO93/09222号はそのような方法の例を記載する。   In a preferred embodiment, the EPO purified according to the method of the invention is human recombinant EPO. Thus, an EPO molecule is preferably provided by inducing expression of an EPO-encoding gene in a host cell. A “host cell” is understood as an animal or human cell whose genome contains an active EPO gene, which is transcribed and translated during the cultivation of the cells in serum-free medium. The EPO gene can be introduced into this host cell as a foreign gene, preferably with regulatory elements (see, for example, European patent applications EP-B0148605 and EP-B0209) or active in the host cell. May already exist as an endogenous gene or become activated as an endogenous inactive gene. Activation of such endogenous genes can be achieved, for example, by specifically introducing regulatory elements into the genome by homologous recombination. International applications WO 91/09955 and WO 93/09222 describe examples of such methods.

哺乳動物細胞を通常、宿主細胞として使用する。外因性ヒトEPO遺伝子を導入する場合、例えば、CHOまたはBHK細胞を宿主細胞として用いることができる。内因性EPO遺伝子を発現に用いる場合、腎臓、肝臓またはリンパ細胞などのヒト細胞を使用することが好都合である。好ましくは、EPOは、CHO細胞において産生されるヒト組換えEPOである。CHOにおけるEPOの組換え産生は、通常、ウシ胎仔血清および場合によってウシインシュリンを培地に添加して実施する。その結果として、この方法で産生されるEPO調製物には、ウイルスまたはTSE誘発剤に感染する潜在的な危険性がある。というのも、少なくとも微量のそのような動物由来の作用物質を精製後でさえも含み得るからである。EPO遺伝子を含む組換えCHO細胞の無血清培養は、最先端技術の方法を使用して実施することができることが知られている;例えば、欧州特許出願第EP1394179号、第EP0513738号および第EP0267678号、ならびに一般的な形態では、Kawamotoら、Analytical Biochem.130(1983)445−453、Kowar and Franek,,Methods in Enzymology 421(1986),277−292、Bavister,Expcology 271(1981),45−51、欧州特許出願第EP0248656号、第EP0481791号、第EP0307247号、第EP0343635号および国際出願第WO88/00967号(その開示内容は参照することにより本明細書中に組み込まれる)を参照。類似活性を有し、EPO産生宿主細胞を培養した後に産生されるEPOの誘導体およびフラグメントも、本発明によるプロセスに従って純粋な形態で産生することができる。ヒトEPOのDNAおよびタンパク質配列は、例えば欧州特許出願第EP0205564号および第EP0209539号に記載されている。   Mammalian cells are usually used as host cells. When introducing an exogenous human EPO gene, for example, CHO or BHK cells can be used as host cells. When using the endogenous EPO gene for expression, it is advantageous to use human cells such as kidney, liver or lymphocytes. Preferably, the EPO is human recombinant EPO produced in CHO cells. Recombinant production of EPO in CHO is usually performed by adding fetal calf serum and optionally bovine insulin to the medium. As a result, EPO preparations produced in this way carry a potential risk of infection with viruses or TSE inducers. This is because at least trace amounts of such animal-derived agents can be included even after purification. It is known that serum-free culture of recombinant CHO cells containing the EPO gene can be carried out using state-of-the-art methods; , As well as in general form, Kawamoto et al., Analytical Biochem. 130 (1983) 445-453, Kowar and Franek, Methods in Enzymology 421 (1986), 277-292, Bavister, Expology 271 (1981), 45-51, European Patent Application Nos. EP0248656, EP0481772 No., EP 0 343 635 and International Application No. WO 88/00967, the disclosure of which is incorporated herein by reference. EPO derivatives and fragments that have similar activity and are produced after culturing EPO-producing host cells can also be produced in pure form according to the process according to the invention. The DNA and protein sequences of human EPO are described, for example, in European Patent Applications EP 0205564 and EP 0209539.

EPOを産生するために、EPO遺伝子を含む宿主細胞を、低体積の培養中で継代させることにより、天然原由来のタンパク質がない培地に適応させることができる。適応させた細胞を、場合によって低温保存し、必要に応じて確立された細胞バンクから取得し、例えば欧州特許出願第EP1394179号に記載されているようにして無血清培地中で増殖させる。精製のために、宿主細胞の無細胞培養上清を好ましくは単離し、ろ過後に本発明による精製プロセスに付す。精製プロセスを実施する前に、必要ならばさらなるろ過を実施して、混濁または細片の分離および/または限外ろ過による濃縮を実施することが可能である。   In order to produce EPO, host cells containing the EPO gene can be adapted to a medium free of proteins of natural origin by passage in low volume cultures. The adapted cells are optionally cryopreserved, optionally obtained from an established cell bank and grown in serum-free medium as described, for example, in European Patent Application No. EP 1394179. For purification, the cell-free culture supernatant of the host cells is preferably isolated and subjected to the purification process according to the invention after filtration. Before carrying out the purification process, further filtration can be carried out if necessary to carry out turbidity or debris separation and / or concentration by ultrafiltration.

さらなる態様では、本発明は、前述のような、好ましくは実施例で記載する様にして実施される本発明の方法により精製されるグリコシル化EPOアイソフォームの調製物に関する。典型的には、EPOはヒト組換えEPOである。有利には、本発明のEPO調製物は非O−グリコシル化EPOアイソフォームを実質的に含まない。「実質的に非O−グリコシル化EPOアイソフォームを含まない」という用語は、本発明のEPO調製物が、典型的には10%未満の非O−グリコシル化EPOアイソフォーム、好ましくは5%未満、そして有利には1%未満の非O−グリコシル化EPOアイソフォームを含むことを意味する。言い換えれば、本発明のEPO調製物は、典型的には少なくとも90%のO−グリコシル化EPOアイソフォーム、好ましくは少なくとも95%、そして最も好ましくは少なくとも99%のO−グリコシル化EPOアイソフォームを含み、これにより本発明のEPO調製物を、例えば、図2および図3で示されるようなSDS pageによるなど、当該技術分野で公知の方法にしたがって精製されたEPO調製物から区別することができる。グリコシル化状態を特徴付けるための主な分析技術は、MALDI/TOF−MSおよびHPAEC−PADである。試料を特徴付けるための他の技術は、SDS−PAGE、IEF、UV、CD、蛍光分光法およびNMRを含んでいた。例えば、EPOのO−グリコシル化調製物の定量は、Eur.Pharm.の研究論文にしたがってRP−HPLC C−相を通してペプチド混合物を分離した後にEPO分子のトリプシンペプチドのMALDI/TOF−MS分析により実施することができる。Ser−126部分を含む非グリコシル化トリプシンペプチドは1466.6の質量を有し、一方、GalNAc部分(Hex−NAc)を有する対応するペプチドは、203(m/z=1669)の質量増加を有するべきであり、Gal−GalNAc(Hex−NAc−Hex)誘導体はm/z=1830の質量に相当する365の増加質量を有するべきである。MALDI/TOF−MS分析を用いて本発明の範囲内で実施される対応する実験により、標準的EPO調製物中に存在する約15%の非Oグリコシル化アイソフォームと比較して、実質的にEPOタンパク質のO−グリコシル化形態だけを検出できる点で、ポリペプチド−Nグリコシダーゼ(PNGase)によるN−グリカンの放出後のEPO調製物のSDS−PAGEパターンを確認した。 In a further aspect, the present invention relates to a preparation of glycosylated EPO isoforms purified by the method of the invention as described above, preferably carried out as described in the examples. Typically, EPO is human recombinant EPO. Advantageously, the EPO preparation of the invention is substantially free of non-O-glycosylated EPO isoforms. The term “substantially free of non-O-glycosylated EPO isoform” means that an EPO preparation of the invention typically has less than 10% non-O-glycosylated EPO isoform, preferably less than 5%. And advantageously comprises less than 1% non-O-glycosylated EPO isoforms. In other words, EPO preparations of the present invention typically comprise at least 90% O-glycosylated EPO isoform, preferably at least 95%, and most preferably at least 99% O-glycosylated EPO isoform. This allows the EPO preparations of the present invention to be distinguished from EPO preparations purified according to methods known in the art, for example, by SDS page as shown in FIGS. The main analytical techniques for characterizing the glycosylation state are MALDI / TOF-MS and HPAEC-PAD. Other techniques for characterizing the samples included SDS-PAGE, IEF, UV, CD, fluorescence spectroscopy and NMR. For example, quantification of O-glycosylated preparations of EPO is described in Eur. Pharm. Can be performed by MALDI / TOF-MS analysis of tryptic peptides of EPO molecules after separation of the peptide mixture through the RP-HPLC C 4 -phase according to The non-glycosylated tryptic peptide containing the Ser-126 moiety has a mass of 1466.6, while the corresponding peptide with the GalNAc moiety (Hex-NAc) has a mass increase of 203 (m / z = 1669). The Gal-GalNAc (Hex-NAc-Hex) derivative should have an increased mass of 365 corresponding to a mass of m / z = 1830. Corresponding experiments performed within the scope of the present invention using MALDI / TOF-MS analysis showed that substantially compared to about 15% non-O-glycosylated isoforms present in standard EPO preparations. The SDS-PAGE pattern of the EPO preparation after release of N-glycans by polypeptide-N glycosidase (PNGase) was confirmed in that only the O-glycosylated form of the EPO protein could be detected.

これに関連して、EPO比活性の最小値は、典型的には100,000IU/mg(糖タンパク質)である。一実施形態では、本発明のEPO調製物は>110,000IU/mgの活性を有し、これは高シアリル化EPOアイソフォームの濃縮により達成することができる。   In this context, the minimum value of EPO specific activity is typically 100,000 IU / mg (glycoprotein). In one embodiment, the EPO preparations of the invention have an activity of> 110,000 IU / mg, which can be achieved by concentration of highly sialylated EPO isoforms.

したがって、本発明のEPO調製物は、治療用途に特に適している。したがって、本発明はまた、前記定義の本発明のEPO調製物を含む医薬組成物にも関する。この文脈で、本発明はまた、医薬組成物を製造するためのプロセスにも関し、このプロセスは、前記定義のグリコアイソフォーム混合物の形態でEPOを調製し、単離し、そしてこのように調製され、単離されたEPOの薬学的に許容される担体との混合物を提供することを含む。一実施形態では、本発明は、安定剤としてトリス−(ヒドロキシメチル)−アミノメタンを含み(しかも処方はアミノ酸またはヒト血清アルブミンを含まない)、最も好ましくはpH緩衝剤としてリン酸ナトリウム緩衝液、安定剤としてトリス−(ヒドロキシメチル)−アミノメタンを10〜200mMの量で、および/またはNaClを20〜150mMの量で、ならびに薬学的な量の精製されたEPOを含む、安定な製剤処方に関する。本発明のEPO処方のさらなる実施形態については、欧州特許出願第EP1537876号(その開示内容は、参照することにより本明細書中に組み込まれる)を参照。本発明の医薬組成物は、少なくとも無菌であり、そして無発熱物質であるとして特徴付けられる。本明細書中で用いられる場合、「医薬組成物」は、ヒトおよび獣医学用途の処方を含む。本発明の医薬組成物の調製法は、当業者の技術範囲内であり、例えばRemington’s Pharmaceutical Science,17th ed.,Mack Publishing Company,Easton,Pa.(1985)および最新版Remington: The Science and Practice of Pharmacy(2000)by the University of Sciences in Philadelphia,ISBN 0−683−306472(両文書の全開示は、参照することにより本明細書中に組み込まれる)に記載されているとおりである。   Thus, the EPO preparation of the present invention is particularly suitable for therapeutic applications. The invention therefore also relates to a pharmaceutical composition comprising an EPO preparation of the invention as defined above. In this context, the invention also relates to a process for producing a pharmaceutical composition, which process prepares, isolates and thus prepares EPO in the form of a glycoisoform mixture as defined above. Providing a mixture of the isolated EPO with a pharmaceutically acceptable carrier. In one embodiment, the present invention comprises tris- (hydroxymethyl) -aminomethane as a stabilizer (and the formulation does not contain amino acids or human serum albumin), most preferably sodium phosphate buffer as a pH buffer, Relates to a stable pharmaceutical formulation comprising tris- (hydroxymethyl) -aminomethane as stabilizer in an amount of 10-200 mM and / or NaCl in an amount of 20-150 mM and a pharmaceutical amount of purified EPO . For a further embodiment of the EPO formulation of the present invention, see European Patent Application No. EP 1537876, the disclosure of which is incorporated herein by reference. The pharmaceutical composition of the present invention is characterized as being at least sterile and nonpyrogenic. As used herein, “pharmaceutical composition” includes formulations for human and veterinary use. Methods for preparing the pharmaceutical compositions of the present invention are within the skill of those in the art, see for example Remington's Pharmaceutical Science, 17th ed. , Mack Publishing Company, Easton, Pa. (1985) and the latest edition of Remington: The Science and Practice of Pharmacy (2000) by the University of Sciences in Philadelphia, ISBN 0-683-306472, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. ).

これらおよび他の実施形態は、本発明の記載および実施例により開示され、含まれる。本発明にしたがって用いられる材料、方法、使用および化合物のいずれか1つに関するさらなる文献は、公立図書館およびデータベースから検索することができる。例えば、公開データベース「Medline」を利用することができ、これは全米バイオテクノロジー情報センターおよび/または国立衛生研究所の国立医学図書館により主催されている。さらなるデータベースおよびウェブアドレス、例えば欧州バイオインフォマティクス研究所(EBI)(欧州分子生物学研究所(EMBL)の一部)のものなどは当業者に公知であり、インターネット検索エンジンを用いて入手することもできる。バイオテクノロジーにおける特許情報ならびに遡及検索およびカレントアウェアネスに有用な関連する特許情報源の調査の概要は、Berks,TIBTECH 12(1994),352−364に記載されている。   These and other embodiments are disclosed and encompassed by the description and examples of the present invention. Further literature on any one of the materials, methods, uses and compounds used in accordance with the present invention can be retrieved from public libraries and databases. For example, a public database “Medline” can be used, which is hosted by the National Center for Biotechnology Information and / or the National Library of Medicine at the National Institutes of Health. Further databases and web addresses such as those of the European Institute for Bioinformatics (EBI) (part of the European Institute for Molecular Biology (EMBL)) are known to those skilled in the art and can also be obtained using internet search engines. it can. An overview of patent information in biotechnology and a search for relevant patent information sources useful for retrospective searching and current awareness is described in Berks, TIBTECH 12 (1994), 352-364.

前記開示は、本発明を一般に記載する。特に明記しない限り、本明細書中で用いられる用語は、Oxford Dictionary of Biochemistry and Molecular Biology(オックスフォード大学出版部、1997年、2000年改訂、2003年再版、ISBN0198506732)で記載されているような定義のものである。いくつかの文書が本明細書本文全体にわたって引用される。全ての引用文献(本出願全体にわたって引用される文献参照、交付済特許、公開特許出願、および製造業者の仕様書、使用説明書などを含む)の内容は、参照することにより明らかに本明細書中に組み込まれるが;引用される文書が実際に本発明の先行技術であるということを意味するものではない。   The above disclosure generally describes the present invention. Unless otherwise stated, the terms used herein are defined as described in the Oxford Dictionary of Biochemistry and Molecular Biology (Oxford University Press, 1997, 2000 revision, 2003 reprint, ISBN0198650632). Is. Several documents are cited throughout the text of this specification. The contents of all cited references (including literature references cited throughout this application, issued patents, published patent applications, and manufacturer specifications, instructions, etc.) are hereby expressly incorporated by reference. Incorporated in; but does not imply that the cited document is actually prior art of the present invention.

本明細書中で説明の目的のみで提供され、本発明の範囲を制限することを意図しない以下の具体的な実施例を参照することにより、さらに完全な理解を得ることができる。特に、実施例は、本発明の好ましい実施形態に関する。   A more complete understanding can be obtained by reference to the following specific examples, which are provided herein for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the invention. In particular, the examples relate to preferred embodiments of the invention.

特に別段の定義がない限り、本明細書で使用される全ての技術用語および科学用語は、当該技術分野(例えば、細胞培養、分子遺伝学、核酸化学、ハイブリダイゼーション技術、タンパク質化学および生化学)において通常の技術を有する者により一般的に理解されるのと同じ意味を有する。分子、遺伝子および生化学的方法(一般的には、Sambrookら、Molecular Cloning: A Laboratory Manual,2nd ed.(1989)Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,N.Y.およびAusubelら、Short Protocols in Molecular Biology(1999)4th Ed,John Wiley & Sons,Inc.および標題Current Protocols in Molecular Biologyの完全版(参照することにより本明細書中に組み込まれる)を参照)ならびに化学的方法の標準的技術が用いられる。 Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein refer to the technical field (eg, cell culture, molecular genetics, nucleic acid chemistry, hybridization technology, protein chemistry and biochemistry). Has the same meaning as commonly understood by those having ordinary skill in the art. Molecule, the genetic and biochemical methods (see generally, Sambrook et al, Molecular Cloning:.. A Laboratory Manual, 2 nd ed (1989) Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y and Ausubel et al, Short Protocols in Molecular Biology (1999) 4 th Ed, John Wiley & Sons, Inc. and the title Current Protocols in Molecular see (incorporated herein by reference) full of Biology) and standard chemical methods Techniques are used.

出発材料
EPOタンパク質を含む培地を、当該技術分野で記載されるように、増幅されたヒトEPO遺伝子を含む形質転換されたチャイニーズハムスター卵巣細胞系(CHO dhfr)の大規模な灌流培養により産生する;例えば、前述の文献を参照。培地中のEPOタンパク質濃度は、細胞の成長に関連する。実際には、生成物発現レベル(mg/体積)は達成される最大細胞数により制限される。したがって、長期の培養期間にわたって高密度細胞培養を可能にする連続灌流培養系を用いて産生を最大にする。灌流を所定の細胞密度で開始し、灌流速度は、細胞数に対して速度を手動で調節して、所定の範囲内に維持される。細胞保持は、音響沈殿槽、ろ過または遠心分離などの標準的手順により達成される。灌流液収穫物を冷却された温度で数回にわけて集める。全体的な方法は、典型的には数週間の灌流培養からなり、5〜10の収穫物を得る。灌流液中の残存細胞および細片を灌流液収穫物から深層ろ過により除去し、そしてタンパク質を好ましくは30kDaの分子量カットオフの接線流限外ろ過により濃縮する。濃縮物をアリコートに分け、そして全収穫物が集められるまで−70℃以下の温度で貯蔵する。濃縮された収穫物をフリーザーから取り出し、そして凍結−解凍ユニット中に入れる。プールされ、解凍された収穫物を、0.45μmの深層フィルターに通してろ過することにより清澄化する。解凍後の全ての下流精製ステップは、周囲温度(17〜25℃)で実施する。
緩衝液および溶液の組成
各精製ステップ用の緩衝液溶液を下記表1に記載する。
Medium containing starting EPO protein is produced by large-scale perfusion culture of a transformed Chinese hamster ovary cell line (CHO dhfr ) containing an amplified human EPO gene, as described in the art. See, for example, the aforementioned literature. The concentration of EPO protein in the medium is related to cell growth. In practice, the product expression level (mg / volume) is limited by the maximum number of cells achieved. Therefore, production is maximized using a continuous perfusion culture system that allows high density cell culture over long culture periods. Perfusion is initiated at a predetermined cell density, and the perfusion rate is maintained within a predetermined range by manually adjusting the rate relative to the number of cells. Cell retention is achieved by standard procedures such as acoustic precipitation tanks, filtration or centrifugation. The perfusate harvest is collected in several portions at the cooled temperature. The overall method typically consists of several weeks of perfusion culture, yielding 5-10 harvests. Residual cells and debris in the perfusate are removed from the perfusate harvest by depth filtration, and the protein is concentrated by tangential flow ultrafiltration, preferably with a molecular weight cutoff of 30 kDa. The concentrate is divided into aliquots and stored at temperatures below −70 ° C. until the entire harvest is collected. The concentrated harvest is removed from the freezer and placed in a freeze-thaw unit. The pooled and thawed harvest is clarified by filtering through a 0.45 μm depth filter. All downstream purification steps after thawing are performed at ambient temperature (17-25 ° C.).
Buffer and Solution Composition Buffer solutions for each purification step are listed in Table 1 below.

Figure 0005728016
緩衝液組成
Figure 0005728016
Buffer composition

Figure 0005728016
表1(続き):緩衝液組成
Figure 0005728016
Table 1 (continued): Buffer composition

5つのその後のカラムクロマトグラフィープロセスを用いて、それぞれのプールされた濃縮物を精製して、治療等級の高シアリル化およびO−グリコシル化EPOのバッチを得る;図1も参照。   Each pooled concentrate is purified using five subsequent column chromatography processes to obtain a batch of therapeutic grade highly sialylated and O-glycosylated EPO; see also FIG.

Blue Sepharose 6FFを用いたアフィニティークロマトグラフィーによるEPOの捕捉および潜在的な夾雑物の低減
Blue Sepharose 6FFは、色素Cibacron Blueと共有結合したアガロース樹脂であり、培養収穫物に含まれる夾雑物の存在下でEPOと優先的を結合するために用いられる。生成物ストリームを、表2で規定するように、アフィニティークロマトグラフィーによりまず精製する。
Capturing EPO and reducing potential contaminants by affinity chromatography using Blue Sepharose 6FF Blue Sepharose 6FF is an agarose resin covalently linked to the dye Cibacron Blue in the presence of contaminants in the culture harvest. Used to combine EPO and priority. The product stream is first purified by affinity chromatography as defined in Table 2.

Figure 0005728016
Blue Sepharoseクロマトグラフィーの性能に関するパラメータ
Figure 0005728016
Parameters for the performance of Blue Sepharose chromatography

カラムにBlue Sepharose 6FF樹脂を充填する。充填後、カラムは理論段および非対称因子について検定する。カラムを0.5MのNaOHで1時間殺菌し、次いで注射用水(WFI)ですすぐ。ローディングの前に、カラムを20mMのトリス.HCl、1.5MのNaCl、pH7.5で平衡化し、続いて20mMのトリス.HCl、pH7.5で平衡化する。試料をカラム上にロードし、カラムを20mMのトリス.HCl、pH7.5で洗浄する。20mMのトリス.HCl、1.5MのNaCl、pH7.5を用いて試料を溶出させる。プレピークと主ピークとの間の最小ODが0.15以上となった後に、試料収集を開始する。ODが0.15以下となったら収集を停止する。溶出液を滅菌使い捨てバッグ中に集める。   The column is packed with Blue Sepharose 6FF resin. After packing, the column is tested for theoretical plates and asymmetry factors. The column is sterilized with 0.5 M NaOH for 1 hour and then rinsed with water for injection (WFI). Prior to loading, the column was washed with 20 mM Tris. Equilibrated with HCl, 1.5 M NaCl, pH 7.5, followed by 20 mM Tris. Equilibrate with HCl, pH 7.5. The sample is loaded onto the column and the column is loaded with 20 mM Tris. Wash with HCl, pH 7.5. 20 mM Tris. The sample is eluted using HCl, 1.5 M NaCl, pH 7.5. Sample collection begins after the minimum OD between the pre-peak and main peak is 0.15 or higher. When the OD becomes 0.15 or less, the collection is stopped. Collect the eluate in a sterile disposable bag.

溶出後、カラムをWFIですすぎ、次いで5Mの尿素で洗浄することによりストリップする。WFIでさらに洗浄した後、カラムを0.5MのNaOHで殺菌する。カラムをWFIですすぎ、0.01MのNaOH中で貯蔵する。   After elution, the column is rinsed with WFI and then stripped by washing with 5M urea. After further washing with WFI, the column is sterilized with 0.5 M NaOH. The column is rinsed with WFI and stored in 0.01 M NaOH.

クロマトグラフィー樹脂に関するさらなる情報は、製造業者のレギュラトリーサポートファイル(Representative GE Healthcare Blue Sepharose Regulatory Support File)で提供されている。   Further information on chromatography resins is provided in the manufacturer's Regulatory Support File (Representative GE Healthcare Blue Sepharose Regulatory Support File).

ダイアフィルトレーションによるEPOの濃縮
溶出液を限外ろ過により濃縮し、接線流ろ過ユニットで10kDaカットオフ膜を使用してダイアフィルトレーションする;表3を参照。
Concentration of EPO by diafiltration The eluate is concentrated by ultrafiltration and diafiltered in a tangential flow filtration unit using a 10 kDa cutoff membrane; see Table 3.

Figure 0005728016
ダイアフィルトレーションの性能のパラメータ
Figure 0005728016
Diafiltration performance parameters

規格化水透過性試験(NWP)を実施した後、フィルターユニットを使用する。フィルターユニットを1MのNaOHで少なくとも1時間殺菌し、次いでWFIで洗浄する。洗浄後、20mMのトリス−HCl、pH7.0を用いてフィルターユニットを平衡化する。試料を次いでロードし、1bar以下の膜貫通圧力でろ過する。ダイアフィルトレーションは、透過物の伝導率が2.5mS/cm未満になったら停止する。   After performing the normalized water permeability test (NWP), the filter unit is used. The filter unit is sterilized with 1M NaOH for at least 1 hour and then washed with WFI. After washing, the filter unit is equilibrated with 20 mM Tris-HCl, pH 7.0. The sample is then loaded and filtered with a transmembrane pressure of 1 bar or less. Diafiltration stops when the permeate conductivity is less than 2.5 mS / cm.

EPOの酸性アイソフォームの濃縮およびQ−Sepharose HPでのアニオン交換クロマトグラフィーによる夾雑物のさらなる除去
Q−Sepharose HP樹脂でのアニオン交換クロマトグラフィーを、EPOの酸性アイソフォームの濃縮、夾雑物(例えば、DNA、HCP)のさらなる除去および第1カラムから浸出し得る任意の色素リガンドの除去のために使用する。加えて、アニオン交換クロマトグラフィーは、外来性ウイルス除去のための有効なステップである。したがって、ダイアフィルトレーション液を表4に明記するようにしてアニオン交換クロマトグラフィーにより処理し、続いてQ溶出液フラクションおよびフラクションプールの0.2μmろ過を行う。
Concentration of acidic isoforms of EPO and further removal of contaminants by anion exchange chromatography on Q-Sepharose HP Anion exchange chromatography on Q-Sepharose HP resin was performed to concentrate acidic isoforms of EPO, contaminants (eg, Used for further removal of DNA, HCP) and any dye ligand that may be leached from the first column. In addition, anion exchange chromatography is an effective step for exogenous virus removal. Therefore, the diafiltration solution is treated by anion exchange chromatography as specified in Table 4, followed by 0.2 μm filtration of the Q eluate fraction and fraction pool.

Figure 0005728016
性能アニオン交換クロマトグラフィーのパラメータ
Figure 0005728016
Performance anion exchange chromatography parameters

カラムにQ−Sepharose HP樹脂を充填する。充填後、カラムを理論段および非対称因子について検定する。カラムをWFIですすぎ、そして次に1MのNaOHで1時間殺菌する。殺菌後、カラムをWFIですすぐ。ローディング前に、カラムを20mMのトリス.HCl、1.0MのNaCl、pH7.0で平衡化し、続いて20mMのトリス.HCl、pH7.0.で平衡化する。試料をカラム上にロードし、カラムを20mMのトリス.HCl、pH7.0で洗浄する。20mMのトリス.HCl、0.5MのNaCl、pH7.0を用いて直線勾配で、試料を溶出させる。EPOを直線勾配によりフラクションとして集める。コアフラクションは負の勾配(UV)の最大ピークの約85%〜95%から始まり、UV値が最大ピークの約25%まで減少したら停止する。   The column is packed with Q-Sepharose HP resin. After packing, the column is tested for theoretical plates and asymmetry factors. The column is rinsed with WFI and then sterilized with 1M NaOH for 1 hour. After sterilization, the column is rinsed with WFI. Prior to loading, the column was washed with 20 mM Tris. Equilibrated with HCl, 1.0 M NaCl, pH 7.0, followed by 20 mM Tris. HCl, pH 7.0. Equilibrate with. The sample is loaded onto the column and the column is loaded with 20 mM Tris. Wash with HCl, pH 7.0. 20 mM Tris. The sample is eluted with a linear gradient using HCl, 0.5 M NaCl, pH 7.0. EPO is collected as a fraction with a linear gradient. The core fraction starts at about 85% to 95% of the negative gradient (UV) maximum peak and stops when the UV value decreases to about 25% of the maximum peak.

各アニオン交換クロマトグラフィー溶出液フラクションを、0.2μmのフィルターユニットを用いてろ過する。フラクションを22±3℃で保持した後、インプロセス試験を実施しつつ、20時間まで滅菌使い捨てバッグ中でプールする(保持ステップI)。所望のアイソフォーム分布規格を達成するために、選択されたフラクションを合する必要がある。どのフラクションをプールするかを決定するために、フラクションの小規模試料を調製し、そしてキャピラリーゾーン電気泳動(CZE)により分析する。所望のアイソフォーム分布プロフィールに最も接近するフラクションの組み合わせを好ましくは選択し、これらのフラクションをさらなる精製のためにプールする。   Each anion exchange chromatography eluate fraction is filtered using a 0.2 μm filter unit. The fractions are kept at 22 ± 3 ° C. and then pooled in sterile disposable bags for up to 20 hours while carrying out an in-process test (holding step I). Selected fractions need to be combined to achieve the desired isoform distribution standard. To determine which fractions are pooled, a small sample of the fractions is prepared and analyzed by capillary zone electrophoresis (CZE). The fraction combination that most closely approximates the desired isoform distribution profile is preferably selected and these fractions are pooled for further purification.

使用の間、20mMのトリス.HCl、1MのNaCl、pH7.0ですすぎ、続いてWFIで洗浄することにより樹脂を再生する。カラムを次いで1MのNaOHで1時間殺菌し、そしてWFIで洗浄する。カラムを0.01MのNaOH中で貯蔵する。   During use, 20 mM Tris. The resin is regenerated by rinsing with HCl, 1M NaCl, pH 7.0, followed by washing with WFI. The column is then sterilized with 1M NaOH for 1 hour and washed with WFI. Store the column in 0.01 M NaOH.

クロマトグラフィー樹脂に関するさらなる情報は、製造業者のレギュラトリーサポートファイル(Representative GE Healthcare Q−Sepharose Regulatory Support File)で提供されている。   Further information on chromatography resins is provided in the manufacturer's Regulatory Support File (Representative GE Healthcare Q-Sepharose Regulatory Support File).

Ser126残基でグリコシル化されないEPO分子の排除およびC4樹脂を用いるRP−HPLCによる夾雑物の除去
C4樹脂を用いるRP−HPLCは、疎水性に基づいてEPOを潜在的な夾雑物から分離し、そして所望により、Ser126残基でグリコシル化されないEPO分子の量を減少させることもできる。加えて、このステップは第1カラムから浸出した可能性のある残存色素リガンドを除去する。ろ過されたアニオン交換クロマトグラフィーフラクションプールを、表5に明記するようにして、逆相クロマトグラフィーにより精製する。
EPO molecule unglycosylated at Ser126 residue and removal of contaminants by RP-HPLC using C4 resin RP-HPLC using C4 resin separates EPO from potential contaminants based on hydrophobicity, and If desired, the amount of EPO molecules that are not glycosylated at the Ser126 residue can be reduced. In addition, this step removes residual dye ligand that may have leached from the first column. The filtered anion exchange chromatography fraction pool is purified by reverse phase chromatography as specified in Table 5.

Figure 0005728016
RP−HPLCの性能についてのパラメータ
Figure 0005728016
Parameters for RP-HPLC performance

カラムにC4樹脂を充填する。カラムをWFI中0.1%(v/v)のTFAで平衡化する。使用前に、段数および非対称因子を決定することにより、カラム性能を規定する。試料をカラム上にロードし、次いで表1および6に記載する直線勾配を用いて溶出させる。280nmでの吸収が0.01AUに達したら溶出液を集め、そして吸収が負の勾配上の最大ピークの40%〜45%まで減少したら停止する。溶出液をガラスビン中に集める。   The column is packed with C4 resin. The column is equilibrated with 0.1% (v / v) TFA in WFI. Prior to use, column performance is defined by determining plate number and asymmetry factor. The sample is loaded onto the column and then eluted using the linear gradient described in Tables 1 and 6. The eluate is collected when the absorption at 280 nm reaches 0.01 AU and stopped when the absorption decreases to 40% to 45% of the maximum peak on the negative gradient. Collect the eluate in a glass bottle.

記載するように、勾配は水/TFA0.1%(溶媒A)および水30%/アセトニトリル70%(v/v)/TFA0.1%(溶媒B)により形成される。特に、Q Sepharose HP溶出液の解凍されたフラクションのプールを試料として使用し、0.2μmのフィルターを通してろ過する。カラムを2カラム体積(CV)のMilli−Q水ですすぎ、4CVの溶媒Aで平衡化した後、試料をカラム上にロードし、勾配を表6にしたがって適用する。   As described, the gradient is formed by water / TFA 0.1% (solvent A) and water 30% / acetonitrile 70% (v / v) / TFA 0.1% (solvent B). In particular, a pool of thawed fractions of Q Sepharose HP eluate is used as a sample and filtered through a 0.2 μm filter. After rinsing the column with 2 column volumes (CV) of Milli-Q water and equilibrating with 4 CV of solvent A, the sample is loaded onto the column and the gradient is applied according to Table 6.

Figure 0005728016
RP−HPLCの性能についての勾配
Figure 0005728016
Gradient for RP-HPLC performance

溶出液を50mlのフラクション中に集め、これを−20℃で貯蔵する。   The eluate is collected in 50 ml fractions and stored at −20 ° C.

使用の間、樹脂を再生し、理論段および非対称因子を測定することにより、カラムを
検定する。最初に、70%(v/v)のアセトニトリルから100%(v/v)のアセトニトリル勾配を使用してカラムを洗浄する。カラムを次いで100%(v/v)のアセトニトリルで洗浄する。100%(v/v)のアセトニトリルから60%(v/v)のアセトニトリルの勾配で洗浄することにより、アセトニトリル濃度を減少させ、カラムを次いで60%(v/v)のアセトニトリル中で貯蔵する。
During use, the column is calibrated by regenerating the resin and measuring the theoretical plate and the asymmetry factor. First, the column is washed using a gradient from 70% (v / v) acetonitrile to 100% (v / v) acetonitrile. The column is then washed with 100% (v / v) acetonitrile. The acetonitrile concentration is reduced by washing with a gradient from 100% (v / v) acetonitrile to 60% (v / v) acetonitrile, and the column is then stored in 60% (v / v) acetonitrile.

クロマトグラフィー樹脂に関するさらなる情報は、製造業者のレギュラトリーサポートファイル(Representative Vydac C4 Resin Regulatory Support File)で提供されている。   Further information on chromatographic resins is provided in the manufacturer's Regulatory Support File (Representative Vydac C4 Resin Regulatory Support File).

アセトニトリル/TFA中EPOのインキュベーションによるウイルス不活性化
RP−HPLCステップ後に、溶出液を60〜180分間、22±3℃で保持する。溶出液中のアセトニトリル濃度は約41%(v/v)であり、TFA濃度は約0.1%(v/v)である。プロセスのこの段階中、保持温度および保持時間を制御する。
Virus inactivation by incubation of EPO in acetonitrile / TFA After the RP-HPLC step, the eluate is kept at 22 ± 3 ° C. for 60-180 minutes. The acetonitrile concentration in the eluate is about 41% (v / v) and the TFA concentration is about 0.1% (v / v). During this phase of the process, the holding temperature and holding time are controlled.

MacroPrep High Sを用いたカチオン交換クロマトグラフィーによるRP−HPLC溶媒および凝集したEPO種の除去
MacroPrep High S樹脂を使用したカチオン交換クロマトグラフィーを用いて、RP−HPLC溶媒および凝集した種を除去し、緩衝液をかなり短時間で交換する。表7で明記するように、RP−HPLC溶出液をカチオン交換クロマトグラフィーによって処理し、続いてMacroPrep溶出液の0.2μmろ過を行う。
Removal of RP-HPLC solvent and aggregated EPO species by cation exchange chromatography using MacroPrep High S Cation exchange chromatography using MacroPrep High S resin is used to remove RP-HPLC solvent and aggregated species and buffer Change fluids in a fairly short time. As specified in Table 7, the RP-HPLC eluate is processed by cation exchange chromatography followed by 0.2 μm filtration of the MacroPrep eluate.

Figure 0005728016
カチオン交換クロマトグラフィーを実施するためのパラメータ
Figure 0005728016
Parameters for performing cation exchange chromatography

カラムにMacroPrep High S樹脂を充填する。充填後、カラムを理論段および非対称因子について検定する。カラムをWFIですすぎ、次いで1MのNaOHで少なくとも1時間殺菌する。殺菌後、カラムをWFIですすぐ。ローディングの前に、カラムを100mMのグリシン.HCl、pH2.0でプレ平衡化し、次いで20mMのグリシン−HCl、pH2.0で平衡化する。試料をカラム上にロードし、カラムを20mMのグリシン−HCl、pH2.0で洗浄する。表1に記載する急勾配を用いて試料を溶出させる。280nmでの吸収が0.03AUに達したら溶出液を集め、吸収が0.03AUに達したら停止する。溶出液を滅菌使い捨てバッグ中で貯蔵する。カチオン交換クロマトグラフィー溶出液を、さらなる精製前および/または22±3℃で滅菌使い捨てバッグ中20時間までの保持時間を開始する前に、0.2μmのフィルターユニットを用いてろ過する。   The column is packed with MacroPrep High S resin. After packing, the column is tested for theoretical plates and asymmetry factors. The column is rinsed with WFI and then sterilized with 1M NaOH for at least 1 hour. After sterilization, the column is rinsed with WFI. Prior to loading, the column was loaded with 100 mM glycine. Pre-equilibrate with HCl, pH 2.0, then equilibrate with 20 mM glycine-HCl, pH 2.0. The sample is loaded onto the column and the column is washed with 20 mM glycine-HCl, pH 2.0. The sample is eluted using the steep slope described in Table 1. The eluate is collected when the absorption at 280 nm reaches 0.03 AU and stopped when the absorption reaches 0.03 AU. Store the eluate in a sterile disposable bag. The cation exchange chromatography eluate is filtered using a 0.2 μm filter unit before further purification and / or before starting a hold time of up to 20 hours in a sterile disposable bag at 22 ± 3 ° C.

使用の間、樹脂を再生する。カラムを10mMのNaPO、1.0MのNaCl、pH7.2で洗浄し、次いでWFIですすぐ。EPO凝集物は再生物中に溶出する。カラムを1MのNaOHで少なくとも1時間殺菌し、WFIですすぐ。カラムを0.01MのNaOH中で貯蔵する。 Recycle the resin during use. The column is washed with 10 mM NaPO 4 , 1.0 M NaCl, pH 7.2, and then rinsed with WFI. EPO aggregates elute in the regenerated product. Sterilize the column with 1M NaOH for at least 1 hour and rinse with WFI. Store the column in 0.01 M NaOH.

樹脂に関する更なる情報は、製造業者のレギュラトリーサポートファイル(Representative BioRad MacroPrep High S Regulatory Support File)で提供されている。   Further information on the resin is provided in the manufacturer's Regulatory Support File (Representative BioRad MacroPrep High S Regulatory Support File).

限外ろ過
場合によって、ろ過されたカチオン交換クロマトグラフィー溶出液を、10kDaカットオフの接線流ろ過ユニットを用いる限外ろ過によりさらに濃縮して、所望の体積減少を達成する。ろ過ステップに関する情報を表8に記載する。
Ultrafiltration Optionally, the filtered cation exchange chromatography eluate is further concentrated by ultrafiltration using a 10 kDa cutoff tangential flow filtration unit to achieve the desired volume reduction. Information regarding the filtration step is listed in Table 8.

Figure 0005728016
限外ろ過を実施するためのパラメータ
Figure 0005728016
Parameters for performing ultrafiltration

フィルターユニットを1MのNaOHで殺菌し、次いでWFIで洗浄する。洗浄後、10mMのNaPO、0.15MのNaCl、pH7.2の緩衝液を用いてフィルターユニットを平衡化させる。試料を次いでロードし、次いで22±3℃、0.7〜1.1barのフィード圧でろ過する。残余分を滅菌使い捨てバッグ中に集める。 The filter unit is sterilized with 1M NaOH and then washed with WFI. After washing, the filter unit is equilibrated with 10 mM NaPO 4 , 0.15 M NaCl, pH 7.2 buffer. The sample is then loaded and then filtered at 22 ± 3 ° C. with a feed pressure of 0.7-1.1 bar. Collect the remainder in a sterile disposable bag.

Superdex S200 Prep Gradeを用いたサイズ排除クロマトグラフィーによる任意の残存EPO凝集物および他の夾雑物の除去
Superdex S200 prep gradeサイズ排除クロマトグラフィーは最終(ポリッシング)クロマトグラフィーステップであり、これを用い、残っている可能性のあるいかなる凝集物も除去し、原薬バルク溶液を処方する。限外ろ過(実施例7)後の濃縮物またはCEXクロマトグラフィー(実施例6)後の溶出液を、表9に明記するようにしてサイズ排除クロマトグラフィーにより処理し、続いて実施例9に記載するようにSE−HPLC溶出液の0.2μmろ過を行う。
Removal of any residual EPO aggregates and other contaminants by size exclusion chromatography using Superdex S200 Prep Grade Superdex S200 prep grade size exclusion chromatography is a final (polishing) chromatography step that can be used to Remove any agglomerates that may be present and formulate the bulk drug substance solution. The concentrate after ultrafiltration (Example 7) or the eluate after CEX chromatography (Example 6) was processed by size exclusion chromatography as specified in Table 9, followed by the description in Example 9. Then, 0.2 μm of the SE-HPLC eluate is filtered.

Figure 0005728016
サイズ排除クロマトグラフィーを実施するためのパラメータ
Figure 0005728016
Parameters for performing size exclusion chromatography

カラムにSuperdex S200 prep grade樹脂を充填する。充填後、カラムを理論段および非対称因子について検定する。カラムを0.5MのNaOHで1時間殺菌し、次いでWFIですすぐ。ローディングの前に、カラムを100mMのNaPO、pH7.2でプレ平衡化し、次いで10mMのNaPO、0.15MのNaCl、pH7.2で平衡化する。試料をカラム上にロードし、280nmでの吸収が0.01AUを越えて増加したら溶出液を集め、そして吸収が0.01AUに達したら停止する。溶出液を滅菌使い捨てバッグ中に集める。サイズ排除クロマトグラフィー溶出液を、0.2μmのフィルターを用いてさらなる処理の前に滅菌使い捨てバッグ中にろ過する。 The column is packed with Superdex S200 prep grade resin. After packing, the column is tested for theoretical plates and asymmetry factors. The column is sterilized with 0.5 M NaOH for 1 hour and then rinsed with WFI. Prior to loading, the column is pre-equilibrated with 100 mM NaPO 4 , pH 7.2, and then equilibrated with 10 mM NaPO 4 , 0.15 M NaCl, pH 7.2. The sample is loaded onto the column, the eluate is collected when the absorption at 280 nm increases above 0.01 AU, and stopped when the absorption reaches 0.01 AU. Collect the eluate in a sterile disposable bag. The size exclusion chromatography eluate is filtered through a 0.2 μm filter into a sterile disposable bag prior to further processing.

使用後、カラムをWFIで洗浄する。次いで0.5〜1MのNaOH(0.6CV)を用いて1時間カラムを殺菌し、0.01MのNaOH中で保存する。   After use, the column is washed with WFI. The column is then sterilized with 0.5-1 M NaOH (0.6 CV) for 1 hour and stored in 0.01 M NaOH.

樹脂に関するさらなる情報は、製造業者のレギュラトリーサポートファイル(Representative GE Healthcare Superdex Regulatory Support File)で提供されている。   Further information on the resin is provided in the manufacturer's Regulatory Support File (Representative GE Healthcare Superdex Regulatory Support File).

ナノろ過によるEPO調製物からのウイルス除去
最後に、15nmナノろ過ステップを精製プロセスに含めて、原薬のウイルス安全性を増大させる。溶出液からウイルス外来性因子を除去する働きをするPlanova 15Nフィルターを用いて、サイズ排除クロマトグラフィー溶出濾液をナノろ過する。150mlの10mM NaPO、0.15M NaCl、pH7.2でフラッシュすることにより、ナノフィルターユニットを調製する。0.2μmろ過されたサイズ排除クロマトグラフィー溶出液をナノフィルターにポンプで通し、そして濾液を滅菌使い捨てバッグ中にプールする。
Virus removal from EPO preparations by nanofiltration Finally, a 15 nm nanofiltration step is included in the purification process to increase the virus safety of the drug substance. The size exclusion chromatography elution filtrate is nanofiltered using a Planova 15N filter that serves to remove viral exogenous factors from the eluate. The nanofilter unit is prepared by flushing with 150 ml of 10 mM NaPO 4 , 0.15 M NaCl, pH 7.2. The 0.2 μm filtered size exclusion chromatography eluate is pumped through the nanofilter and the filtrate is pooled in a sterile disposable bag.

充填、貯蔵および輸送
充填プロセスは、EPO原薬製造プロセスの最終ステップである。最終容器を滅菌し、そして発熱物質を除去した後に充填する。ナノろ過されたフラクションを、蠕動ポンプを用いて30ml容積のサイズのバルク原薬貯蔵容器中に分注する。この操作を周囲温度の充填室中のラミナーフローフード(局所的保護)中で実施する。最終生成物の貯蔵は、70℃にて、例えばテフロンコーティングされたPPチューブ中で行うことができる。原薬を薬剤製品製造場所に移すことができ、バルク原薬の温度を輸送の間、ドライアイスを用いて−70℃未満に維持する。
Filling, Storage and Transportation The filling process is the final step in the EPO drug substance manufacturing process. The final container is sterilized and filled after removing the pyrogen. The nanofiltered fraction is dispensed into a bulk drug substance storage container with a volume of 30 ml using a peristaltic pump. This operation is carried out in a laminar flow hood (local protection) in a filling chamber at ambient temperature. Storage of the final product can be done at 70 ° C., for example in a Teflon-coated PP tube. The drug substance can be transferred to the drug product manufacturing site and the bulk drug substance temperature is maintained below -70 ° C. with dry ice during transport.

Claims (22)

Ser126残基でO−グリコシル化された生物活性なエリスロポエチン(EPO)アイソフォームを複雑なタンパク質混合物から、原薬として好適な純粋な形態で精製する方法であって、以下のステップ:
(a)EPO含有溶液を捕捉し、濃縮し、そして潜在的な夾雑物の大幅な減少をもたらすための色素アフィニティークロマトグラフィー;
(b)EPOの酸性アイソフォームの濃縮、夾雑物のさらなる除去、および第1カラムから浸出した可能性のある色素リガンドの除去のためのアニオン交換クロマトグラフィー;
(c)Ser126残基でグリコシル化されないEPO分子を除去するため、および夾雑物を除去するための条件下での逆相高圧液体クロマトグラフィー(RP−HPLC);
(d)RP−HPLC溶媒および凝集種を除去するため、緩衝液を交換するため、およびEPOフラクションを濃縮するためのカチオン交換クロマトグラフィー;ならびに
(e)残存する可能性のある凝集物および他の夾雑物を除去するために用いられる最終クロマトグラフィーステップとしてのサイズ排除クロマトグラフィー;
がこの順序で行われる、方法。
A method of purifying a bioactive erythropoietin (EPO) isoform O- glycosylated at a Ser126 residue from a complex protein mixture in a pure form suitable as a drug substance, comprising the following steps:
(A) Dye affinity chromatography to capture, concentrate and provide a significant reduction in potential contaminants for EPO-containing solutions;
(B) Anion exchange chromatography for concentration of acidic isoforms of EPO, further removal of contaminants, and removal of dye ligands that may have leached from the first column;
(C) Reversed phase high pressure liquid chromatography (RP-HPLC) under conditions to remove EPO molecules that are not glycosylated at Ser126 residue and to remove contaminants;
(D) cation exchange chromatography to remove RP-HPLC solvents and aggregated species, exchange buffers, and concentrate EPO fractions; and
(E) Size exclusion chromatography as a final chromatography step used to remove any potentially remaining aggregates and other contaminants;
Are done in this order .
1以上のクロマトグラフィーステップにおけるEPOの溶出を段階または勾配溶出により実施する、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein elution of EPO in one or more chromatography steps is performed by step or gradient elution. アニオン交換クロマトグラフィーステップを、ジエチルアミノエチル基(DEAE)、第4級アミノエチル基(QAE)、第4級アンモニウム基(Q)、ジメチルアミノエチル基(DMAE)および/またはトリメチルアミノエチル基(TMAE)を官能基として含むアニオン交換樹脂または膜を用いて実施する、請求項1又は2に記載の方法。 Anion exchange chromatography steps can be performed using diethylaminoethyl group (DEAE), quaternary aminoethyl group (QAE), quaternary ammonium group (Q), dimethylaminoethyl group (DMAE) and / or trimethylaminoethyl group (TMAE). It carried out using an anion exchange resin or membrane containing a functional group, a method according to claim 1 or 2. アニオン交換クロマトグラフィーステップを、市販のQ−Sepharoseを用いて実施する、請求項記載の方法。 4. The method of claim 3 , wherein the anion exchange chromatography step is performed using commercially available Q-Sepharose. RP−HPLCを、メチル基、ブチル基、フェニル基、プロピル基および/またはオクチル基を官能基として含む樹脂を用いて実施する、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 4, wherein RP-HPLC is carried out using a resin containing a methyl group, a butyl group, a phenyl group, a propyl group and / or an octyl group as a functional group. RP−HPLCを、市販のC4逆相クロマトグラフィー材料を用いて実施する、請求項記載の方法。 6. The method of claim 5 , wherein RP-HPLC is performed using commercially available C4 reverse phase chromatography material. カチオン交換クロマトグラフィーステップを、スルホプロピルカチオン交換材料を含む樹脂を用いて実施する、請求項1からのいずれか一項に記載の方法。 7. The method according to any one of claims 1 to 6 , wherein the cation exchange chromatography step is carried out using a resin comprising a sulfopropyl cation exchange material. カチオン交換クロマトグラフィーステップを、市販のMacro−Prep High Sを用いて実施する、請求項記載の方法。 8. The method of claim 7 , wherein the cation exchange chromatography step is performed using a commercially available Macro-Prep High S. アフィニティークロマトグラフィーステップを、色素クロマトグラフィー樹脂を用いて実施する請求項からのいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 8 , wherein the affinity chromatography step is carried out using a dye chromatography resin. アフィニティークロマトグラフィーステップを、市販のBlue−Sepharoseを用いて実施する、請求項記載の方法。 10. The method of claim 9 , wherein the affinity chromatography step is performed using commercially available Blue-Sepharose. サイズ排除クロマトグラフィーステップを、Superdex、Sephacryl、Sephadex、Sepharose、Fractogel、Toyopearl、およびBio−Gelの群から選択されるゲルろ過媒体を用いて実施する、請求項から10のいずれか一項に記載の方法。 Size exclusion chromatography step, Superdex, Sephacryl, Sephadex, Sepharose , Fractogel, Toyopearl, and Bio-Gel performed using gel filtration medium is selected from the group, according to any one of claims 1 to 10 the method of. サイズ排除クロマトグラフィーステップを、市販のSuperdex−S200を用いて実施する、請求項11記載の方法。 12. The method of claim 11 , wherein the size exclusion chromatography step is performed using a commercially available Superdex-S200. .0のpHの20mMのトリス−HClを含む緩衝液中、0〜200mMのNaClの線形塩勾配を使用する、請求項1から12のいずれか一項に記載の方法。 7 . 13. The method according to any one of claims 1 to 12 , wherein a linear salt gradient of 0-200 mM NaCl in a buffer containing 0 mM 20 mM Tris-HCl is used. 前記RP−HPLCステップにおいてEPOを有機溶媒の直線勾配で溶出する、請求項1から13のいずれか一項に記載の方法。 14. The method according to any one of claims 1 to 13 , wherein EPO is eluted with a linear gradient of organic solvent in the RP-HPLC step . 0〜70%の水中アセトニトリルの直線勾配を使用し、溶媒が0.1%のTFAを含む、請求項14記載の方法。 A linear gradient of 0-70% acetonitrile in water was used, and the solvent was 0 . 15. The method of claim 14 , comprising 1% TFA. アセトニトリルおよび0.1%の水中TFAを含む溶媒でのEPOのアイソクラティック溶出を使用する、請求項15記載の方法。 Acetonitrile and 0. 16. The method of claim 15 , wherein isocratic elution of EPO with a solvent containing 1% TFA in water is used. 1以上のクロマトグラフィーステップの前に、限外ろ過ステップ、および場合によって最終ステップとしてナノろ過ステップを含む、請求項1から16のいずれか一項に記載の方法。 Before one or more chromatography steps, ultrafiltration step, and optionally including a nanofiltration step as the final step by the method according to any one of claims 1 to 16. 以下のステッ
f)ナノろ過ステップ;ならびに
(g)ステップ(a)、(b)および/または(e)の前の限外ろ過ステップ
更に含む、請求項1から17のいずれか一項に記載の方法。
Following steps
18. The method according to any one of claims 1 to 17 , further comprising ( f) a nanofiltration step; and (g) an ultrafiltration step prior to steps (a), (b) and / or (e). .
EPOがヒト組換えEPOである、請求項1から18のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 18 , wherein the EPO is human recombinant EPO. EPOが、CHO細胞で産生されるヒト組換えEPOである、請求項1から19のいずれか一項に記載の方法。 20. The method according to any one of claims 1 to 19 , wherein the EPO is human recombinant EPO produced in CHO cells. 請求項1から20のいずれかの方法により精製されるSer126残基でO−グリコシル化された生物活性なEPOアイソフォームの調製物を含む医薬組成物であって、前記調製物が1%未満の非O−グリコシル化EPOアイソフォームを含む、医薬組成物 21. A pharmaceutical composition comprising a preparation of a bioactive EPO isoform O- glycosylated with a Ser126 residue purified by the method of any of claims 1 to 20 , wherein the preparation comprises less than 1% A pharmaceutical composition comprising a non-O-glycosylated EPO isoform . EPOがヒト組換えEPOである、請求項21記載の医薬組成物The pharmaceutical composition according to claim 21 , wherein the EPO is human recombinant EPO.
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